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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。
! [* H- J3 p; L, X" y! s1. 开创负热膨胀材料研究新方向
. Q* [7 g& A4 g3 n) ^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: * i1 @" [5 }' v
- 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。 2 t; V' x9 h3 X
- 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。
7 y9 @5 z; F, c) i5 [- 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。
; T& @+ x: {* V7 l2. 推动固体局域结构表征与应用
1 ~! S, D& u4 R+ q: ^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:
1 `/ w- D3 F' ?' U- 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。 * [& u$ d0 E' _" {( } o8 ^
- 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。
7 k9 Y3 P. W5 u% i# L$ T/ s( w0 T' q3. 功能材料设计与产业化探索
/ i1 K) f) o9 n" e- ?邢教授的研究不仅聚焦基础科学,还注重材料应用的创新: ' r4 I2 g1 J; m9 O( X- Z% K
- 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。 5 y4 R6 q6 \9 V3 F. o: X" B
- 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。 ( {* R9 H/ x% Z4 X/ a+ i
4. 科研与学术影响力6 V; D: @/ b- m+ S: _
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。
1 q& o$ F1 h5 q; D( N, m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”
9 E5 n4 U4 \& l# {" H: \! o$ ], ^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。 # g' S. w+ Z9 `" P# P8 a
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。# Y) A% ~, n" s+ E; ?6 U. g5 A( T/ 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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