申報(bào)2017年國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)項(xiàng)目公示內(nèi)容

1、<p><b>　　中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)</b></p><p>　　提名2018年國(guó)家自然獎(jiǎng)項(xiàng)目公示內(nèi)容</p><p>　項(xiàng)目名稱低導(dǎo)熱陶瓷的材料設(shè)計(jì)與熱物理性能</p><p>　推薦單位中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)</p><p>　通訊地址北京市海淀區(qū)三里河路11號(hào)(100831)郵政編碼100831</p&g

2、t;<p>　聯(lián) 系 人羅 寧聯(lián)系電話010-57811082</p><p>　電子郵箱jclhhkjb@163.com傳 真010-57811082</p><p>　提名單位（專家）意見</p><p>　項(xiàng)目獲得2017年建筑材料科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（自然科學(xué)類）一等獎(jiǎng)。節(jié)能減排是應(yīng)對(duì)目前能源和環(huán)境危機(jī)的重要策略，而隔熱保溫技術(shù)是提高能源利用效率

3、、降低排放的有效手段之一。本項(xiàng)目針對(duì)適用于燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)以及其他高溫?zé)釞C(jī)的嚴(yán)苛高溫?zé)釠_擊條件的高強(qiáng)高韌的隔熱陶瓷材料，在高溫?zé)嵛锢硇阅?、材料結(jié)構(gòu)和成分設(shè)計(jì)方面取得了一系列理論和應(yīng)用成果。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)如下：（1）系統(tǒng)全面的研究了通過晶格點(diǎn)缺陷降低陶瓷材料熱導(dǎo)率的原理和方法，相關(guān)工作被歐陶主編評(píng)價(jià)為“權(quán)威而且全面”，在此基礎(chǔ)上建立的晶格缺陷聲子散射模型得到同行認(rèn)可，并在熱障涂層、熱電材料、高溫?zé)岱雷o(hù)材料等領(lǐng)域得到應(yīng)用，對(duì)于完善

4、陶瓷材料高溫?zé)嵛锢硇阅艿睦碚撟龀隽素暙I(xiàn)。（2）提出了調(diào)控陶瓷材料高溫?zé)嵛锢硇阅艿男路f機(jī)制，如“局域非簡(jiǎn)諧振動(dòng)機(jī)制”以及“間隙子機(jī)制”，能夠在保持材料高溫力學(xué)性能的同時(shí)大幅度降低熱導(dǎo)率、提高熱膨脹系數(shù)；這些新機(jī)制得到國(guó)內(nèi)外同行的認(rèn)可和采用，在新型熱障涂層材料方面設(shè)計(jì)和研制方面發(fā)揮了引領(lǐng)性作用。（3）研制了一系列新型熱障涂層候選材料，其中摻雜Sm2Zr2O7和Gd2Zr2O7在目前世界工作溫度最高的燃?xì)廨啓C(jī)上得到成功應(yīng)用。項(xiàng)目</p&

5、gt;<p>　項(xiàng)目簡(jiǎn)介</p><p>　項(xiàng)目屬于特種陶瓷領(lǐng)域。耐高溫、低導(dǎo)熱、高熱膨脹、高強(qiáng)高韌的陶瓷涂層是提高燃?xì)廨啓C(jī)等熱機(jī)金屬部件使役溫度極限、熱效率和可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。降低陶瓷熱導(dǎo)率的同時(shí)保持材料高溫?zé)釞C(jī)械性能和高熱膨脹系數(shù)是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外陶瓷熱障涂層領(lǐng)域的技術(shù)難點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)自2001年起在863計(jì)劃、自然科學(xué)基金等資助下，從陶瓷點(diǎn)缺陷、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手系統(tǒng)研究了陶瓷熱導(dǎo)率變化的影響因素，發(fā)現(xiàn)了降低陶

6、瓷熱導(dǎo)率、提高熱膨脹系數(shù)、改善高溫?zé)岱€(wěn)定性的新原理和新方法，研制了一系列具有優(yōu)異隔熱性能及高溫機(jī)械性能的熱障涂層陶瓷材料。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：（1）系統(tǒng)研究了復(fù)雜氧化物結(jié)構(gòu)中引入點(diǎn)缺陷大幅降低熱導(dǎo)率的原理和方法，提出了點(diǎn)缺陷引起的局域化學(xué)鍵變化、晶格畸變以及質(zhì)量起伏對(duì)熱傳導(dǎo)聲子的散射機(jī)制，建立聲子散射定量物理模型，提出了耐高溫低熱導(dǎo)陶瓷材料的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。理論模型已經(jīng)在熱障涂層、熱電材料等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。針對(duì)具有多聲子模式的復(fù)雜結(jié)構(gòu)氧化物陶瓷，

7、進(jìn)一步深入探索了陶瓷材料中的本征聲子散射的微觀機(jī)制以及聲子傳導(dǎo)的空間分布規(guī)律，由此建立了基于第一性原理的陶瓷熱傳導(dǎo)的計(jì)算方法。計(jì)算方法被俄羅斯科學(xué)院院士A. L. Ivanovskii認(rèn)為是“獲得復(fù)雜材</p><p>　客觀評(píng)價(jià)</p><p>　鑒于本項(xiàng)目組在熱障涂層低熱導(dǎo)材料方向做出的系統(tǒng)性前沿性工作，近年來國(guó)際熱障涂層領(lǐng)域主要研究機(jī)構(gòu)和專家組織出版熱障涂層研究進(jìn)展專刊，均邀請(qǐng)本項(xiàng)目

8、組撰寫熱障涂層陶瓷材料方向的綜述文章，包括美國(guó)材料學(xué)會(huì)會(huì)刊MRS Bulletin熱障涂層?？约皻W洲陶瓷學(xué)會(huì)會(huì)刊Feature Article。15年來，項(xiàng)目組在國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表80余篇熱障涂層基礎(chǔ)研究論文，包括物理類頂級(jí)期刊PRL、PRB、Acta Mater、陶瓷領(lǐng)域頂級(jí)刊物美陶和歐陶等。8篇代表作SCI他引387次，總他引560次。項(xiàng)目期間總共發(fā)表相關(guān)論文80余篇，他引1659次。項(xiàng)目完成人近五年內(nèi)在重要國(guó)際會(huì)議上做特邀報(bào)告40

9、次，2015年5月受邀在美國(guó)哈佛大學(xué)、弗吉尼亞理工大學(xué)做熱障涂層材料的專題報(bào)告；基于在低熱導(dǎo)陶瓷材料以及其他結(jié)構(gòu)陶瓷材料方面的特色工作，2015年第一完成人當(dāng)選為世界陶瓷科學(xué)院院士，獲得2017年建材科學(xué)獎(jiǎng)基礎(chǔ)科學(xué)類一等獎(jiǎng)。同時(shí)項(xiàng)目培養(yǎng)的兩名博士生獲得“千人計(jì)劃”青年人才稱號(hào)，獲得中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新獎(jiǎng)、日本陶瓷學(xué)會(huì)進(jìn)步獎(jiǎng)、國(guó)際熱電學(xué)會(huì)Young Investigator Award等國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)榮譽(yù)。主要成果引用和評(píng)</p>

10、<p>　代表性論文專著目錄</p><p>　[1] Wan, Chunlei; Qu, Zhixue; He, Yong; Luan, Dong; Pan, Wei. Ultralow thermal conductivity in highly anion-defective aluminates. Physical Review Letters, 101(8): 085901

11、0;(2008);[2] Wan, C. L.; Pan, W.; Xu, Q.; Qin, Y. X.; Wang, J. D.; Qu, Z. X.; Fang, M. H. Effect of point defects on the thermal transport properties of (LaxGd1-x)2Zr2O7: Experiment and theoretical model. Physical Review

12、 B, 74(14): 144109 (2006);[3] Xu, Q; Pan, W; Wang, JD; Qi, LH; Miao, HZ; Mori, K; Torigoe, T. Rare-earth zircona</p><p>　主要完成人情況</p><p>　潘偉：第一完成人，新型陶瓷與精細(xì)工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，教授，工作單位及完成單位均為清華大學(xué)，

13、是本項(xiàng)目的總體學(xué)術(shù)負(fù)責(zé)人，提出該項(xiàng)目的總體實(shí)驗(yàn)方案和主要學(xué)術(shù)思想。是代表性論文1、2、4、5、6、7、8的通訊作者，代表性論文3的共同作者，指導(dǎo)建立了多種聲子散射模型和材料計(jì)算模型，提出了通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)控材料熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)的研究思路和方法，指導(dǎo)開發(fā)了具有極低熱導(dǎo)率的稀土鋯酸鹽、錫酸鹽、硅酸鹽、鋁酸鹽等復(fù)雜氧化物材料體系。對(duì)所有科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)均做出了貢獻(xiàn)。萬春磊：第二完成人，清華大學(xué)材料學(xué)院院長(zhǎng)助理，助理教授，工作單位及完成單位均為清華大

14、學(xué)，項(xiàng)目組主要骨干。代表性論文1、2、5的第一作者，代表性論文4、6和8的共同作者。對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)(1)、(2)和(3)做出了貢獻(xiàn)，提出了基于有效介質(zhì)理論的點(diǎn)缺陷聲子散射的物理模型，建立了局域非簡(jiǎn)諧振動(dòng)原子聲子吸收機(jī)制，開發(fā)了Ba2REAlO5體系、B位摻雜稀土鋯酸鹽體系等材料體系。馮晶：第三完成人，教授，工作單位及完成單位均為昆明理工大學(xué)，項(xiàng)目組主要骨干。是代表性論文6、7的第一作者。對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)(1)和(3)做出了貢獻(xiàn)，建立了定量預(yù)測(cè)

15、低熱導(dǎo)材料的研究方法，通過</p><p>　完成人合作關(guān)系說明</p><p>　第一完成人潘偉教授是該項(xiàng)目的總體負(fù)責(zé)人，項(xiàng)目中的5位成員均出自于清華大學(xué)的同一研究組，其中徐強(qiáng)為潘偉教授課題組博士后（2003~2005）；萬春磊（2002~2008）、瞿志學(xué)（2004~2009）為潘偉教授的博士研究生；馮晶為清華大學(xué)與昆明理工大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生（2008~2012），由潘偉教授直接指導(dǎo)。

16、徐強(qiáng)博士后出站后，進(jìn)入北京理工大學(xué)工作，后于2013年調(diào)任中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)工作；萬春磊博士畢業(yè)后赴日本名古屋大學(xué)進(jìn)行博士后研究工作并獲助理教授職位，于2015年由“千人計(jì)劃”青年人才引進(jìn)，回到清華大學(xué)潘偉教授課題組工作；瞿志學(xué)博士畢業(yè)后進(jìn)入北京工業(yè)大學(xué)工作，繼續(xù)從事熱障涂層及低熱導(dǎo)率材料研究，并有聯(lián)合署名文章發(fā)表；馮晶畢業(yè)后去哈佛大學(xué)繼續(xù)熱障涂層項(xiàng)目研究與深造，由中組部第十一批“千人計(jì)劃”青年人才引進(jìn)，目前為昆明理工大學(xué)全職教員。項(xiàng)目成