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北京科技大学邢献然教授是国际知名的固体化学专家,长期致力于无机固体材料的研究,尤其在负热膨胀(NTE)体系、固体局域结构调控及功能材料设计等领域取得系统性、创新性成果。6 l; N* L g% o9 y2 S" E
1. 开创负热膨胀材料研究新方向
: Q5 l; ]( d8 t: c0 \$ D- U. F5 ~邢献然教授团队在负热膨胀领域的研究具有里程碑意义。他们揭示了铁电自发极化、磁体积效应等物理机制对晶格反常收缩的调控作用,并开发了通过“相界面应变”和“化学压力”调控晶格的新方法。例如:
5 e2 { g) b8 U* u- 2018年,团队在《Science》发表研究,通过相界面应变制备出超四方铁电薄膜,其极化强度显著提升,为铁电存储器、传感器等器件的性能优化提供了新路径。
" U- F7 ^% i4 V- 提出“双相合金”设计理念,成功制备出低温零热膨胀、高强度和优异延展性的稀土合金材料,综合性能处于国际领先水平。 % N3 H5 n9 j% i1 L e1 Q. h$ ^- _* @
- 系统阐释了负热膨胀与晶格、电荷、自旋和轨道耦合的关联,为多功能材料的可控合成奠定了理论基础。1 N4 N( U! y. @: c7 c8 C
2. 推动固体局域结构表征与应用
0 i3 X) o% x) _4 P: k2 l) j1 E邢教授团队在固体局域结构(原子至纳米尺度的结构分析)领域取得重要突破:
# Q$ G+ c C! P6 I- 利用中子全散射PDF技术和大科学装置(如同步辐射、中子衍射),建立了固体局域结构实验平台,解决了传统平均晶体结构无法描述纳米材料本征属性的难题。 3 ]$ g6 |! l0 w, j" A& O% Y/ n4 {
- 将局域结构分析应用于电催化(如HER反应)和乙炔加氢等过程,揭示催化活性位点的元素分布与化学键变化,为高效能源材料的理性设计提供新视角。5 q% F2 l! ]* s6 N7 X3 g
3. 功能材料设计与产业化探索
* e9 [) n7 W6 ?( P' ]' ]5 @邢教授的研究不仅聚焦基础科学,还注重材料应用的创新: ; m, k" E3 n6 ^4 i7 T6 X9 A* `
- 开发出超大极化铁电体、超高居里温度(TC)压电材料等,拓展了铁电材料在信息存储、微波器件等领域的应用。
3 u: A+ [' z1 G+ n9 W9 o0 L2 k- 合成新型零膨胀合金和因瓦合金,解决了精密仪器、航天器件中材料热膨胀失配的关键问题。
9 v' N# t/ o) _+ J) M4. 科研与学术影响力# a: S# z0 N7 V9 f! |* s/ Y
主持国家重点研发计划“基于中子源的局域结构原位表征技术及其在先进材料中的应用”。属于“十三五”国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”重点专项。7 \. r0 ]5 ~2 g
主持国家自然科学基金重大项目“固体结构的化学调控与功能强化”6 W* _. j: N! T: A
主持建成我国首个基于散裂中子源的中子全散射PDF技术测试平台,并创建“固体局域结构与全散射技术专业委员会”,推动国内相关领域研究标准化。 & e* y3 ^' X3 J
发表论文300余篇,其中《Science》2篇、《J. Am. Chem. Soc.》23篇,《Phys. Rev. Lett.》5篇等顶级期刊,授权发明专利40余件。$ P0 G2 N: ~9 X' a( h! c
多篇成果入选高被引论文;担任《Chemical Communications》等10余种国际期刊编委,提升了中国在固体化学领域的国际话语权。研究成果曾获教育部自然科学奖一等奖(2004年)。
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