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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。
$ I* s7 M V5 K: J4 _7 a1. 开创负热膨胀材料研究新方向
' w) b1 M7 e; t; [( D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: ( L& c. ~% |/ g3 [7 j
- 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。
$ L+ ^: ~# J) C+ A3 V- Q8 E- 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。
0 y1 g0 |# F4 ?1 r3 Q' v- i- 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。6 Z- }3 |5 E( t1 R, |" F3 Z5 D
2. 推动固体局域结构表征与应用# a6 s# q% J+ m3 k: l
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:
4 q# L3 `7 A6 b$ G7 b- 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。 ; m9 ~/ i" {8 x8 a/ _& w
- 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。* D/ E9 `3 j, o
3. 功能材料设计与产业化探索
% m; E( z0 E. m邢教授的研究不仅聚焦基础科学,还注重材料应用的创新: + D% I5 D4 C1 Q5 X* n ^
- 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。 , w/ Z. D# Y5 t6 H# y$ Z
- 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。 % g: z4 U6 L9 Q" L
4. 科研与学术影响力
9 v3 i1 v" O# s# ~, t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。" n# W7 n) G2 x0 \
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 T! y z" h6 y3 D0 \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。 8 x# I; w* a0 `, X7 R
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。
7 p& Y7 P7 F( K+ |- b7 @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)。( p0 Y8 j# [) g7 a t
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