二 - 昆明理工大學(xué)根植紅土情系有色堅(jiān)

1、<p>　　推薦國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)目公示</p><p>　項(xiàng)目名稱高性能熱障涂層材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與熱物理性能研究</p><p>　推薦專家南策文，周玉，吳以成</p><p>　推薦專家意見(jiàn)：本人認(rèn)真審閱了該項(xiàng)目的推薦書及附件材料，查詢國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的進(jìn)展，并咨詢有關(guān)國(guó)際專家對(duì)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)，確認(rèn)其全部材料真實(shí)有效，相關(guān)內(nèi)容及格式均符合國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)工作辦公

2、室的填寫要求。本項(xiàng)目以燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵材料陶瓷熱障涂層為背景，系統(tǒng)研究了低導(dǎo)熱陶瓷材料熱物理性能的基本規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了如rattling效應(yīng)等陶瓷材料中新穎的聲子散射機(jī)制，以及通過(guò)特殊形態(tài)的點(diǎn)缺陷提高熱膨脹系數(shù)等規(guī)律，構(gòu)建了預(yù)測(cè)與計(jì)算低熱導(dǎo)材料熱學(xué)與力學(xué)性質(zhì)的方法并從電子-原子層次揭示了影響材料熱導(dǎo)率的影響因素，并研制出了一系列新型超低熱導(dǎo)率和較高熱膨脹系數(shù)的熱障涂層材料。研究工作具有系統(tǒng)性、創(chuàng)新性和前沿性，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展起了

3、重要促進(jìn)作用。成果對(duì)陶瓷材料科學(xué)發(fā)展的意義如下：（1）目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于陶瓷材料的高溫?zé)嵛锢硇阅苎芯繄?bào)道不多，而項(xiàng)目完成人在這個(gè)領(lǐng)域做了系統(tǒng)性、前沿性的工作，對(duì)于深入理解陶瓷涂層材料在高溫下的導(dǎo)熱機(jī)制和服役性能、探索新型高性能熱障涂層新材料有重要意義，為我國(guó)開發(fā)下一代高溫高效的燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)具有重要的理論參考價(jià)值；（2）極端環(huán)境服役材料是我國(guó)十三五規(guī)劃的重要研究方向，在我國(guó)國(guó)</p><p>　項(xiàng)目簡(jiǎn)介：本項(xiàng)目

4、屬于特種結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域。陶瓷熱障涂層材料是燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫?zé)釞C(jī)中核心部件的重要熱防護(hù)材料，須在高溫環(huán)境下具備低導(dǎo)熱、高熱膨脹及優(yōu)異機(jī)械性能。團(tuán)隊(duì)從2001年起在高溫陶瓷材料設(shè)計(jì)、熱傳導(dǎo)機(jī)制和新材料體系探索等方面持續(xù)開展了前沿性、系統(tǒng)性的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究。本項(xiàng)目系統(tǒng)研究了高溫氧化物中點(diǎn)缺陷、有序無(wú)序轉(zhuǎn)變、晶格弛豫對(duì)聲子運(yùn)動(dòng)及熱導(dǎo)機(jī)制影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了多種改善陶瓷高溫?zé)嵛锢硇阅艿男略砗托聶C(jī)制，取得以下原創(chuàng)性成果：（1）發(fā)現(xiàn)了陶瓷點(diǎn)

5、缺陷引起的局域化學(xué)鍵、晶格畸變、晶格原子質(zhì)量起伏對(duì)聲子傳導(dǎo)的影響規(guī)律?；谟行Ы橘|(zhì)理論，建立了描述點(diǎn)缺陷聲子散射的定量物理模型，在相關(guān)領(lǐng)域得到認(rèn)可和應(yīng)用；依據(jù)該理論模型，研制出一系列具有超低熱導(dǎo)率的新材料體系，包括具有高氧空位濃度的新型螢石結(jié)構(gòu)RE2Zr2O7體系、Ba2REAlO5體系以及可實(shí)現(xiàn)多種點(diǎn)缺陷設(shè)計(jì)的稀土硅酸鹽材料，將陶瓷材料在高溫下的最低熱導(dǎo)率拓展到了1.0 W/(m·K)。獲得的Sm2Zr2O7系列材料成功應(yīng)用

6、于1600oC高溫?zé)釞C(jī)。（2）發(fā)現(xiàn)了陶瓷材料中局域非簡(jiǎn)諧振動(dòng)是降低聲子平均自由程的有效途徑。研究發(fā)現(xiàn)在體積較大的晶</p><p>　客觀評(píng)價(jià)：本項(xiàng)目研究的熱障涂層材料是燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫?zé)釞C(jī)中核心金屬部件的重要熱防護(hù)材料，其重要性涉及到國(guó)防和民用多個(gè)領(lǐng)域。本項(xiàng)目組從2001年起研究高溫?zé)嵴贤繉硬牧蠠釋W(xué)、力學(xué)性質(zhì)及其熱傳導(dǎo)機(jī)理，并從材料的晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、點(diǎn)缺陷聲子散射及聲子異質(zhì)界面?zhèn)鬏數(shù)然A(chǔ)領(lǐng)域展開研究。相

7、關(guān)成果在國(guó)際上取得較大影響力，如受邀在美國(guó)材料學(xué)會(huì)會(huì)刊MRS Bulletin上發(fā)表熱障涂層?？?。15年來(lái)，本項(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PRL2篇、PRB2篇、Acta Mater 10篇、陶瓷領(lǐng)域頂級(jí)刊物JACerS和JECerS14篇，國(guó)際上獲得了較好認(rèn)可，累積被引用1020次，其中20篇代表作被SCI他引379次，8篇代表作SCI他引225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)

8、告29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年當(dāng)選為世界陶瓷科學(xué)院院士。同時(shí)本項(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)，獲得日本陶瓷學(xué)會(huì)進(jìn)步獎(jiǎng)。主要成果引用和評(píng)價(jià)情</p><p>　代表性論文專著目錄：[1] Wan, Chunlei; Qu, Zhixue; He, Yong; Luan, Don

9、g; Pan, Wei. Ultralow thermal conductivity in highly anion-defective aluminates. Physical Review Letters, 101(8): 085901 (2008);[2] Wan, C. L.; Pan, W.; Xu, Q.; Qin, Y. X.; Wang, J. D.); Qu, Z. X.; Fang, M. H.

10、Effect of point defects on the thermal transport properties of (LaxGd1-x)2Zr2O7: Experiment and theoretical model. Physical Review B, 74(14): 144109 (2006);[3] Xu, Q; Pan, W; Wang, JD; Qi, LH; Miao, HZ; Mori, K

11、; Torigoe, T. Rare-ea</p><p>　主要完成人情況：潘偉：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。對(duì)所有科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)均做出了貢獻(xiàn)。萬(wàn)春磊：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(4)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Ba2RE

12、AlO5體系、B位摻雜稀土鋯酸鹽體系等材料體系。馮晶：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)(3)做出了貢獻(xiàn)，建立了定量預(yù)測(cè)低熱導(dǎo)材料的研究方法，通過(guò)第一性原理計(jì)算研究了多種低熱導(dǎo)材料的力學(xué)與熱學(xué)性能。瞿志學(xué)：項(xiàng)目組主要骨干。是代表性論文8的第一作者，代表性論文1、2、4、5和6的共同作者。對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)(1)、(2)和(4)做出了貢獻(xiàn)，提出了間隙原子調(diào)控材料熱膨脹系數(shù)機(jī)制，開發(fā)了RE2Sn2O7稀土以及可調(diào)控點(diǎn)缺陷設(shè)

13、計(jì)的Gd8+xCa2+y(SiO4)6O2+3x/2+y等材料體系。徐強(qiáng)：項(xiàng)目組主要骨干。是代表性論文3的第一作者，代表性論文2的共同作者。對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)(1)做出了貢獻(xiàn)，開發(fā)了螢石結(jié)構(gòu)稀土鋯酸鹽體系材料，研</p><p>　完成人合作關(guān)系說(shuō)明：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(wàn)春磊（2002~2008）、

14、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)。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(wàn)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