日前，國(guó)家自然科學(xué)基金官網(wǎng)公布了《國(guó)家自然科學(xué)基金資助的優(yōu)秀成果選編（六）》，收錄了十二五期間200件優(yōu)秀成果。整理其中29件材料類(lèi)研究成果如下：

    數(shù)理科學(xué)部

    功能材料與結(jié)構(gòu)的多場(chǎng)效應(yīng)與破壞理論——西安交大王鐵軍

    功能材料和結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展與應(yīng)用 提出了許多新的力學(xué)問(wèn)題。如同機(jī)械工業(yè)初期一樣，力學(xué)及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)必然成為功能材料及功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。無(wú)論是航天航空柔性結(jié)構(gòu)還是微機(jī)電系統(tǒng)中的功能結(jié)構(gòu)，其基本形式都是梁、板、殼和多層介質(zhì)。力學(xué)及多場(chǎng) 耦合因素相關(guān)破壞是導(dǎo)致其失效的關(guān)鍵因素之一，例如，在多層介質(zhì)制造過(guò)程中，由于熱學(xué)、力學(xué)量的失配引起的殘余應(yīng)力或熱落差應(yīng)變；層狀結(jié)構(gòu)界面間的缺陷引起的應(yīng)力與電場(chǎng)集中；使用過(guò) 程中的熱應(yīng)力、性能老化、電遷移等都涉及多場(chǎng)耦合，是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的重要 原因。因此，研究力場(chǎng)、電場(chǎng)、溫度場(chǎng)等多物理場(chǎng)共存或耦合作用下，功能材料和結(jié)構(gòu)的多場(chǎng)效應(yīng)與失效機(jī)理，具有重要意義。

    項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)深入研究了：①功能梯度結(jié)構(gòu)的熱 –力變形理論，豐富和發(fā)展了彈性力學(xué)基本理論，為功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與失效分析提供了基礎(chǔ)理論。②智能材料的電彈性與斷裂理論，完善和發(fā)展了電彈性及力電缺陷理論，為功能結(jié)構(gòu)的可靠性分析提供了理論依據(jù)。③壓電層狀介質(zhì)中的彈性波理論，對(duì)基于壓電層狀結(jié)構(gòu)的表聲波器件設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義。

    超高溫條件下復(fù)合材料的熱致?lián)p傷機(jī)理和失效行為——哈工大韓杰才

    高超聲速飛行器涉及的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題是國(guó)際學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)，最大的挑戰(zhàn)之一是高速飛行“熱障”帶來(lái)的高溫材料本身和復(fù)雜高焓 / 非平衡流動(dòng)環(huán)境與材料的耦合問(wèn)題，這些都蘊(yùn)含著未被認(rèn)知和解決的核心科學(xué)問(wèn)題。針對(duì)這些科學(xué)問(wèn)題，項(xiàng)目組重點(diǎn)開(kāi)展了三方面的研究工作： ①高溫復(fù)合材料的氣動(dòng)熱響應(yīng)與熱致?lián)p傷機(jī)理。②高溫復(fù)合材料的熱致?lián)p傷模型和熱彈性斷裂力學(xué)。③復(fù)合材料熱 - 力 - 氧化與熱 - 力 - 電耦合失效行為。

    取得的突出進(jìn)展為：揭示了影響材料溫度的環(huán)境與材料表面特性控制要素，從更微觀層次獲得了材料熱沖擊損傷機(jī)制和表面層 / 耗盡層 / 反應(yīng)層的高溫演化規(guī)律與失效機(jī)制，提出了“超高溫非燒蝕防熱材料體系”；建立了超高溫陶瓷復(fù)合材料 2000℃以上靜 / 動(dòng)態(tài)氧化燒蝕模型 和裂紋擴(kuò)展阻力模型，實(shí)現(xiàn)了高溫強(qiáng)韌化與抗氧化性能的微結(jié)構(gòu)協(xié)同；完善了裂紋面電邊界條件，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)力 / 電條件下多層壓電介質(zhì)的斷裂強(qiáng)度預(yù)報(bào)，建立了壓電陶瓷材料熱 - 力 - 電耦合效應(yīng)下的強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法。

    40K 以上鐵基高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)及若干基本物理性質(zhì)研究——中科院物理所、中科大

    中國(guó)科學(xué)院物理研究所和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累與合作， 首次突破麥克米蘭極限溫度，確定鐵基超導(dǎo)體為新一類(lèi)高溫超導(dǎo)體；合成系列鐵基高溫超導(dǎo)體并確認(rèn)為第二個(gè)高溫超導(dǎo)家族，創(chuàng)造并保持鐵基超導(dǎo)體塊材臨界溫度的最高記錄；基于若干基本物理性質(zhì)的研究，確認(rèn)了鐵基超導(dǎo)體具有的主要非常規(guī)特性，為理解鐵基超導(dǎo)電性起到了奠基性的作用，在國(guó)際上引領(lǐng)了鐵基超導(dǎo)研究的熱潮，進(jìn)一步探索高溫超導(dǎo)機(jī)理，找到更適合應(yīng)用的超導(dǎo)體做出了貢獻(xiàn)。

    四元半導(dǎo)體光伏材料的關(guān)鍵物理問(wèn)題理論研究——復(fù)旦龔新高

    為發(fā)展高效、廉價(jià)、環(huán)境友好的太陽(yáng)能電池，近幾十年來(lái)人們一直在探索各種新型半導(dǎo)體光伏材料。如何理解這些新型材料的復(fù)雜物性、發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律、揭示影響光伏性能的關(guān)鍵因素，是凝聚態(tài)物理研究的重要問(wèn)題之一。

    圍繞多元半導(dǎo)體等新型光伏材料，項(xiàng)目組發(fā)展了新計(jì)算方法，發(fā)現(xiàn)了I2-II-IV-VI4 族四元半導(dǎo)體 晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律，澄清了相關(guān)的長(zhǎng)期爭(zhēng)議；發(fā)現(xiàn)了四元半導(dǎo)體的特征缺陷，揭示了光伏性能的影響機(jī)制，確定了優(yōu)化光伏性能的生長(zhǎng)條件。

    主要成果如下： 1. 發(fā)展了預(yù)測(cè)復(fù)雜材料結(jié)構(gòu)與能帶 帶階計(jì)算的新方法發(fā)展了預(yù)測(cè)復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的全局優(yōu)化方法，發(fā)現(xiàn)并命名了 I2-II-IV-VI4 族四元半導(dǎo)體的六方相結(jié)構(gòu)。能帶帶階是太陽(yáng)能電池等半導(dǎo)體異質(zhì)器件的關(guān)鍵參數(shù)，但實(shí)驗(yàn)測(cè)量和理論計(jì)算都非常困難。 建立了基于芯電子能級(jí)絕對(duì)形變勢(shì)的直接計(jì)算方法。 該方法被國(guó)內(nèi)外理論組采用，計(jì)算結(jié)果被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池等器件的設(shè)計(jì)中。 2. 揭示了 I2-II-IV-VI4 族四元半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律提出了研究四元半導(dǎo)體的思路，揭示了 I2-II-IV-VI4 族半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、帶隙和 帶邊等物性隨成分的演化規(guī)律，從而澄清了幾十年來(lái)關(guān)于其結(jié)構(gòu)和帶隙的爭(zhēng)議。 結(jié)果被應(yīng)用于后續(xù)理論和實(shí)驗(yàn)研究。 3. 發(fā)現(xiàn)了 I2-II-IV-VI4 族半導(dǎo)體的關(guān)鍵缺陷，確定了改善光伏性能的生長(zhǎng)條件確定了一種陽(yáng)離子替位是最高濃度的受主缺陷，發(fā)現(xiàn)了四元半導(dǎo)體中缺陷簇易于形成這一重要特征；揭示了生長(zhǎng)條件影響光伏性能的微觀機(jī)制，明確了最優(yōu)生長(zhǎng)條件。

    化學(xué)科學(xué)部

    二維超薄材料：研究催化活性位點(diǎn)的理想模型體系——中科大謝毅

    超薄二維材料是一種全新的材料， 原子級(jí)的厚度使得這類(lèi)材料能夠暴露出更多的內(nèi)層原子，為光電催化反應(yīng)提供了大量有效活性位點(diǎn)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)謝毅教授等通過(guò)在原子級(jí)厚二維結(jié)構(gòu)表面制造空位型缺陷或者摻入雜質(zhì)原子來(lái)定向調(diào)控其電子結(jié)構(gòu)；進(jìn)一步利用 X 射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜、正電子湮沒(méi)譜、電子順磁共振譜、超快時(shí)間分辨光譜和第一性原理計(jì)算表征和理解原子級(jí)厚二維無(wú)機(jī)材料的原子結(jié)構(gòu)、缺 陷類(lèi)型以及電子結(jié)構(gòu)，明確這類(lèi)材料的原子結(jié)構(gòu)、缺陷結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)與其光、電催化性能之間的構(gòu)效關(guān)系，為催化性能的協(xié)同優(yōu)化提供理論指導(dǎo)和明確的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)現(xiàn)了一系列二維超薄結(jié) 構(gòu)在高效光、電催化等功能方面的顯著 提升。總之，原子級(jí)厚二維超薄結(jié)構(gòu)成為研究催化活性位點(diǎn)的理想模型體系，其本征物理性質(zhì)的表面化學(xué)法調(diào)控為建立明確的結(jié)構(gòu) - 性能間的關(guān)系及高效光、電催化應(yīng)用提供了一個(gè)新的機(jī)遇。

    尖晶石氧化物可控制備新方法與電化學(xué)應(yīng)用——南開(kāi)陳軍

    具有 AB2O4 組成的尖晶石型氧化物是一類(lèi)重要功能材料，在電、磁、催化、能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域具有廣泛用途，但其制備常采用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)法，需要高溫較長(zhǎng)時(shí)間加熱克服擴(kuò)散阻力和反應(yīng)能壘，耗能耗時(shí)，并且產(chǎn)物形貌難以調(diào)控， 粒徑大，比表面積小，電化學(xué)活性低，構(gòu)效關(guān)系不明確。南開(kāi)大學(xué)陳軍教授等提出 “還原 - 轉(zhuǎn)晶”、“氧化沉淀 - 嵌入晶化” 新合成方法，在常壓和低溫（≤ 180℃） 下成功制備了 MxMn3-xO4（M=Co， Mg， Zn）、NCo2O4（N=Ni， Fe， Zn）等系列尖晶石納米材料，實(shí)現(xiàn)了組成和晶型的 同步調(diào)控，獲得了傳統(tǒng)固相法難以合成的熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)立方 CoMn2O4 和四方 Co2MnO4。進(jìn)一步研究了鈷錳尖晶石對(duì)氧還原、氧析出電催化 反應(yīng)的催化性能，揭示了立方相、氧缺陷、錳 混合價(jià)態(tài)對(duì)于增強(qiáng)氧 吸附、降低 O2 活化能壘、誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移、提升氧催化活性的促進(jìn)作用，闡明錳系尖晶石電化學(xué)性能與錳平均價(jià)態(tài) 的類(lèi)火山型關(guān)系（頂點(diǎn)接近 3.5）。構(gòu)筑了循環(huán)性能較好的鋰空氣電池，可逆循環(huán) 155 周、容量保持率 92.6%的鋅空氣電池，以及 5A 放電容量 500A?h 的鎂空氣電池。尖晶石制備新方法操作簡(jiǎn)單、有利于節(jié)能減排，為設(shè)計(jì)高效廉價(jià)非鉑電催化材料、研制可充金屬空氣電池提供了新思路。

    二維碳的新同素異形體——石墨炔的合成——中科院化學(xué)所李玉良

    中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所李玉良研究員首次化學(xué)合成了二維碳的新同素異形體——石墨炔，使碳材料家族又誕生了一個(gè)新成員，開(kāi)辟了人工化學(xué)合成新碳素異形體的先例，并建立了二維全碳材料石墨炔聚集態(tài)結(jié)構(gòu)可控生長(zhǎng)新方法，解決了薄膜生長(zhǎng)的多個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，確定了生長(zhǎng)機(jī)理，確證了石墨炔二維結(jié)構(gòu)及其層間距為 0.365 nm，系統(tǒng)研究了石墨炔薄膜的 基本電學(xué)、光學(xué)、物理特性，與國(guó)內(nèi)外著名的課題組進(jìn)行合作研究，在石墨炔的理論、計(jì)算機(jī)模擬、電學(xué)、能源、催化等領(lǐng)域取得了系列研究成果。

    上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料用于生物成像研究——復(fù)旦李富友

    發(fā)光生物成像是一種非侵入式、在線實(shí)時(shí)的活體可視化示蹤技術(shù)，因其具有亞細(xì)胞層次的分辨率、快速響應(yīng)、 高靈敏度等特點(diǎn)而廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。復(fù)旦大學(xué)李富友教授在上 轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的生物成像領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。圍繞活體發(fā)光成像領(lǐng)域中存在背 景干擾強(qiáng)等難題展開(kāi)研究，綜合運(yùn)用稀土化學(xué)、配位化學(xué)、納米技術(shù)和顯微光學(xué)原理，成功地建立了上轉(zhuǎn)換發(fā)光活體成像方法。選擇具有反斯托克斯位移發(fā)射、近紅外激發(fā)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料作為研究對(duì)象，開(kāi)發(fā)出了小尺寸、高效率的成像探針，并發(fā)展了多種通用方法用于材料的水溶性改性和生物功能化；在此基礎(chǔ)上首次提出了激光掃描上轉(zhuǎn)換發(fā)光顯微術(shù)和三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光活體成像術(shù)，分別搭建了用于細(xì)胞和小動(dòng)物活體成像的上轉(zhuǎn)換激光掃描共聚焦顯微鏡 和小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)，用實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)了上轉(zhuǎn)換發(fā)光生物成像具有背景噪聲低、檢測(cè)深度大、光穩(wěn)定性好等特點(diǎn)； 此外還提出了上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的多功能化策略，并成功地在活體水平上實(shí)現(xiàn)了小動(dòng)物多模式成像及功能底物檢測(cè)成像，拓展了相關(guān)生物成像技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

    碳龍化學(xué)：金屬雜戊搭炔和金屬雜戊搭烯——廈大夏海平

    廈門(mén)大學(xué)夏海平教授團(tuán)隊(duì)建立了原創(chuàng)性碳龍化學(xué)，其核心分子骨架包括金屬雜戊搭炔和金屬雜戊搭烯。這類(lèi)骨架由含一條7 -12 個(gè)碳原子組成的“碳龍”將 一種過(guò)渡金屬螯合形成金屬雜戊搭炔 / 烯及其衍生物，故也稱(chēng)其為“碳龍化學(xué)”。在配位化學(xué)中，絡(luò)合物多齒配體配 位的主角長(zhǎng)期是 N、P、O、S 等雜原子。 碳龍化學(xué)證明了一個(gè)顛覆傳統(tǒng)的事實(shí)： 純碳鏈可以作為多齒配體，配位主角全部是碳原子。戊搭炔的有機(jī)母體骨架是反芳香性的，但金屬雜戊搭炔骨架卻是芳香性的。首例金屬雜戊搭炔由博士生朱從青成功合成與系統(tǒng)表征，并獲得了芳香性的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，合作者朱軍副教授通過(guò)理論計(jì)算也證明其芳香性。該化合物還挑戰(zhàn)了化學(xué)鍵極限：分子內(nèi)含有小于 130° 的卡拜碳鍵角。

    特色骨架手性配體：從 SpinPhox 膦- 唑啉到 SKP 雙膦配體——中科院上海有機(jī)化學(xué)所丁奎嶺

    追求催化的高效率、完美的選擇性并實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用是手性合成領(lǐng)域發(fā)展的挑戰(zhàn)問(wèn)題，如何通過(guò)分子設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“配體 - 金屬 - 底物 - 環(huán)境”之間立體和電子效應(yīng)的完美匹配是解決上述瓶頸問(wèn)題的突破口，而手性配體的設(shè)計(jì)則是實(shí)現(xiàn)突破的關(guān)鍵。中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所丁奎嶺研究員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)展了具有特色骨架和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的手性螺環(huán)壬二烯基膦 - 唑啉配體 SpinPhox 和手性螺縮酮雙膦配體SKP及其過(guò)渡金屬催化劑，在包括C C鍵氫化和烯丙基胺化等不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)中，獲得了成功應(yīng)用，解決了現(xiàn)有催化劑無(wú)法解決的選擇性和效率問(wèn)題，為包括重磅手性藥物依澤替米貝（Ezetimibe）的合成提供了全新的高效、綠色過(guò)程，為多類(lèi)新型生物活性分子的制備提供了高效新方法。

    手性有機(jī)小分子和金屬聯(lián)合不對(duì)稱(chēng)催化——中科大龔流柱

    為了發(fā)揮有機(jī)小分子和金屬催化劑兩者的優(yōu)勢(shì)，克服單一催化劑體系存在的問(wèn)題，2001 年項(xiàng)目組報(bào)道了手性季銨鹽 和鈀配合物“協(xié)同催化”的不對(duì)稱(chēng)烯丙基化反應(yīng)，這是國(guó)際上提出手性有機(jī)小分子和金屬“聯(lián)合催化”概念的最早期論文之一。近年來(lái)，他們一直致力于這 個(gè)領(lǐng)域的研究，取得了一系列重要進(jìn)展： ①發(fā)展了金 / 手性磷酸、δ-Lewis 酸 / 手 性磷酸和釕 / 手性雙功能有機(jī)小分子等聯(lián)合催化劑體系，實(shí)現(xiàn)了一系列非經(jīng)典的不對(duì)稱(chēng)串聯(lián)反應(yīng)。②通過(guò)金屬 / 有機(jī) 小分子“協(xié)同”和“接力”催化，初步解決了烯丙基碳 - 氫鍵不對(duì)稱(chēng)官能化反應(yīng)中的立體選擇性控制問(wèn)題。

    低維光功能材料的控制合成與物化性能——中科院化學(xué)所趙永生

    中科院化學(xué)所趙永生研究員在國(guó)際上率先開(kāi)展了低維有機(jī)光功能材料的研究，發(fā)現(xiàn)了有機(jī)體系中的量子尺寸效應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上研究了激發(fā)態(tài)的限域和傳播行為，實(shí)現(xiàn)了發(fā)光調(diào)控、光波導(dǎo)與激光、光探測(cè)與傳感等功能與應(yīng)用。 1. 闡明了分子間弱相互作用對(duì)聚集行為的決定性影響，解決了有機(jī)微納晶的控制合成難題。提出了基于分子間弱 相互作用的有機(jī)低維結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑思路； 通過(guò)分子設(shè)計(jì)，利用表面活性劑、化學(xué)反應(yīng)等控制手段，實(shí)現(xiàn)了低維微納結(jié)構(gòu) 的可控合成；創(chuàng)新性地在氣相沉積中引入吸附劑控制飽和度，有效提高了低維結(jié) 構(gòu)的均勻性和結(jié)晶性。這些高效、可控的制備方法為揭示微觀尺度下的光物理化學(xué) 過(guò)程并探索其應(yīng)用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 2. 發(fā)現(xiàn)了分子激發(fā)態(tài)的尺寸限域和 傳播現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)低維體系的若干新型光功能。首次發(fā)現(xiàn)了有機(jī)低維材料中的激子限域效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了尺寸依賴(lài)的躍遷調(diào)控；基于激子限域有效地提高了能量轉(zhuǎn)移效率，在有機(jī)低維體系中實(shí)現(xiàn) 了發(fā)光調(diào)控；進(jìn)而將激子傳播與光傳播過(guò)程相結(jié)合，利用一維結(jié)構(gòu)的諧振腔效 應(yīng)構(gòu)建了有機(jī)納米激光器；通過(guò)設(shè)計(jì)、 合成特定有機(jī)低維結(jié)構(gòu)降低光傳輸損耗， 實(shí)現(xiàn)了有機(jī)微納光波導(dǎo)和光信號(hào)調(diào)制單元器件，并應(yīng)用于激光、場(chǎng)發(fā)射和光探測(cè)等器件。

    光學(xué)性質(zhì)單分散的溶液量子點(diǎn)——浙大彭笑剛

    浙江大學(xué)彭笑剛教授團(tuán)隊(duì)提出了一條量子點(diǎn)研究新思路： 作為發(fā)光和光電材料，其性質(zhì)應(yīng)該由激發(fā)態(tài)決定。把研究聚焦到溶液量子點(diǎn)的激發(fā)態(tài)控制后，他們發(fā)展 了一系列研究方法，進(jìn)而證明，單晶性?xún)?yōu)良的量子點(diǎn)的激發(fā)態(tài)性質(zhì)完全決定于表面結(jié)構(gòu)。通過(guò)系統(tǒng)研究量子點(diǎn)激發(fā)態(tài)與表面關(guān)系 后，他們發(fā)現(xiàn)了一套實(shí)驗(yàn)路線來(lái) 精確控制量子點(diǎn)表面，并獲得了理想的量子點(diǎn)發(fā)光材料：熒光量子產(chǎn)率（PL QY）近 100%、峰寬到達(dá)本征寬度、光發(fā)射通道單一、無(wú)單粒子閃爍。 新型量子點(diǎn)和新的研究方法的發(fā)現(xiàn)， 使得該團(tuán)隊(duì)在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用方向上同時(shí)獲得了重大進(jìn)展。例如，在基礎(chǔ)研究方面，他們回答了困擾量子點(diǎn)領(lǐng)域 20 年的謎團(tuán)：?jiǎn)晤w粒熒光閃爍機(jī)理。在應(yīng)用方面，他們把量子點(diǎn)發(fā)光二極管性能大幅提高到接近理論極限、穩(wěn)定性接近實(shí)用水平。

    創(chuàng)建低溫溶解機(jī)理及構(gòu)筑天然高分子基新材料——武大張俐娜

    武漢大學(xué)張俐娜教授進(jìn)行了天然高分子結(jié)構(gòu)、分子尺寸和鏈構(gòu)象表征以及天然高分子基新材 料構(gòu)筑的系統(tǒng)研究，并已取得原始創(chuàng)新性和具有實(shí)用價(jià)值的科研成果。例如，開(kāi)創(chuàng)嶄新的低溫溶解法，實(shí)現(xiàn)難溶性纖維素、甲殼素、甚至聚苯胺在 NaOH/ 尿素水溶液等體系中低溫溶解，并提出低溫下大分子與溶劑形成氫鍵配體導(dǎo)致溶解的新機(jī)理。同時(shí)，利用低溫溶解的纖維素、甲殼素、殼聚糖和聚苯胺溶液通過(guò)物理再生方法構(gòu)建出一系列新材料 （光、電、磁功能材料、儲(chǔ)能材料、生物醫(yī)用材料、分離與吸附材料等），由此打開(kāi)了利用可再生的生物質(zhì)資源構(gòu)建環(huán)境友好材料的“綠色”新途徑，并揭示其結(jié)構(gòu)與性能之間的構(gòu)效關(guān)系。

    新型纖維狀能源器件——復(fù)旦彭慧勝

    剛性的塊狀或板狀結(jié)構(gòu)已成為能源器件進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，如可穿戴設(shè)備被認(rèn)為是下一個(gè)全球科技革命的突破口，但目前相對(duì)笨重的供能系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足其輕質(zhì)、柔性、可集成等綜合性能要求。復(fù)旦大學(xué)彭慧勝教授在國(guó)際上提出并發(fā)展出新型纖維狀的太陽(yáng)能電池、鋰離子電池和超級(jí)電容器，與通常的平面結(jié)構(gòu)相比具有質(zhì)量輕、柔性好、可集成等優(yōu)點(diǎn)，并可通過(guò)低成本的紡織技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，在新能源領(lǐng)域發(fā)展了一個(gè)新方向。可望帶來(lái)新的科技革命，改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/span>

    高活性耐硫 NOx 選擇性催化還原催化劑研究——中科院生態(tài)環(huán)境研究中心賀泓

    柴油車(chē)排放 NOx 是造成大氣灰霾、光化學(xué)煙霧的重要原因。針對(duì)這一難題，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心賀泓教授的研究團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)具有氧化還原活性的過(guò)渡金屬氧化物都是選擇性催化還原 （SCR）NOx 的高效催化劑，催化劑的抗硫性能主要靠其表面酸性調(diào)節(jié)，并據(jù)此設(shè)計(jì)了重型柴油車(chē)用釩基 NH3- SCR 催化劑，在中國(guó)重型汽車(chē)集團(tuán)有限公司等企業(yè)建成了催化轉(zhuǎn)化器量產(chǎn)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了 40 萬(wàn)臺(tái)柴油車(chē)的規(guī)模化應(yīng)用，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效 益。進(jìn)一步研究確認(rèn)鐵鈦和鈰鎢復(fù)合氧化物在 SCR 反應(yīng)中具有極高的催化 活性，闡明了鐵、鈰氧化物微晶結(jié)構(gòu)是 SCR 反應(yīng)活性中心。創(chuàng)新制備方法合成高水熱穩(wěn)定性的 Cu 小孔分子篩催化劑并闡明其反常的“快速 SCR”機(jī)理，為催化反應(yīng)體系和催化轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)提供了有力的理論依據(jù)。新型非釩基 SCR 催化劑在重型柴油車(chē)上裝車(chē)示范應(yīng)用表明，較現(xiàn)有的釩基催化劑呈現(xiàn)出更優(yōu)異的活性、熱穩(wěn)定性與耐高空速特性，為滿(mǎn)足未來(lái)柴油車(chē)更高排放標(biāo)準(zhǔn)提供了具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)儲(chǔ)備。

    工程與材料學(xué)部

    新型磁熱效應(yīng)材料的發(fā)現(xiàn)和相關(guān)科學(xué)問(wèn)題研究——中科院物理所沈保根

    中國(guó)科學(xué)院物理研究所沈保根研究員等在La（Fe, Si）13 基化合物、Heusler 合金等材料設(shè)計(jì)和磁熱效應(yīng)研究方面取得了一系列有國(guó)際影響的原創(chuàng)性成果。與普通氣體制冷相比，以磁熱效應(yīng)為基礎(chǔ)的磁制冷技術(shù)，具有綠色環(huán) 保、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。高效磁熱效應(yīng)材料的探索不僅涉及一系列重要科學(xué)問(wèn)題，也關(guān)系到國(guó)家能源戰(zhàn)略的需求及可持續(xù)發(fā)展。探索高效磁熱效應(yīng)材料是幾十年來(lái)國(guó)際上材料研究的重要課題。沈保根團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了稀土 - 過(guò)渡族金屬間化合物的結(jié)構(gòu)、磁性和磁熱效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)新型 La（Fe, Si）13 基大磁熱效應(yīng)材料，室溫磁熵變值超過(guò)傳統(tǒng)稀土材料 Gd 的2倍，獲得了 La（Fe, Si）13 基材料的核心發(fā)明專(zhuān)利，闡明了巨大磁熱效應(yīng)來(lái)源于與之相伴的晶格負(fù)熱膨脹和巡游電子變磁轉(zhuǎn)變行為，提出了尋找大磁熱效應(yīng)材料的判據(jù)。 在 Heusler 合 金 NiMnGa 中發(fā)現(xiàn)了室溫大磁熱效應(yīng)，揭 示了磁彈性和磁熱效應(yīng)的密切關(guān)聯(lián)，證明了大磁熱效應(yīng)來(lái)源于磁場(chǎng)對(duì)馬氏體結(jié)構(gòu)相變的調(diào)節(jié)。 從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了 Maxwell 關(guān)系用于一級(jí)相變體系熵變值的方法，指出了之前的Nat. Mater.、Phys. Rev. Lett. 等論文中報(bào)道超大磁熵變的錯(cuò)誤，給出了相分離體系磁熵變的確定方法，解決了多年來(lái)國(guó)際上一直有爭(zhēng)議的重要基礎(chǔ)性問(wèn)題。

    納米金屬力學(xué)行為尺度效應(yīng)的微觀機(jī)理研究——中科院力學(xué)所武曉雷

    金屬材料晶粒尺度從通常的幾十微米減小至幾百、甚至幾十納米時(shí)，宏觀強(qiáng)度提高了 5 - 25 倍、但均勻拉伸塑性顯著降低，歸因于從傳統(tǒng)位錯(cuò)塑性轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ы缢苄援a(chǎn)生的尺度效應(yīng)，澄清尺度效應(yīng)的微結(jié)構(gòu)機(jī)理是理解并調(diào)控宏觀性能的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。利用電子顯微分析和分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算模擬研究相結(jié)合，從納米金屬的變形微結(jié)構(gòu)形成與演化入手， 發(fā)現(xiàn)了孿生變形傾向隨晶粒尺度減小的逆尺度效應(yīng)特性，描繪了納米金屬孿生變形、層錯(cuò)和點(diǎn)陣位錯(cuò)形成等微結(jié)構(gòu)形成、演化和交互作用的新規(guī)律以及對(duì)材料宏觀強(qiáng)韌性能的影響機(jī)制。研究成果提供了刻劃納米結(jié)構(gòu)金屬力學(xué)行為跨尺度力學(xué)理論的物理基礎(chǔ)，豐富了納米金屬變形物理的內(nèi)涵。

    航天用非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備科學(xué)研究——上海交大張荻

    非連續(xù)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料在航 天等高科技領(lǐng)域占據(jù)戰(zhàn)略地位。上海交通大學(xué)張荻教授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)制約該材料發(fā)展的復(fù)合調(diào)控難、界面匹配難、形變加工難三個(gè)瓶頸問(wèn)題開(kāi)展了復(fù)合設(shè)計(jì)熱 / 動(dòng)力學(xué)、界面調(diào)控、形變加工機(jī)理三方面系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作，取得的主要基礎(chǔ)研究成果為：①建立了金屬基復(fù)合材料制備過(guò)程中的熱 / 動(dòng)力學(xué)理論模型。 ②揭示了增強(qiáng)體與基體的復(fù)合界面調(diào)控規(guī)律。③發(fā)現(xiàn)并揭示了非連續(xù)增強(qiáng)鋁基、 鈦基復(fù)合材料塑性及超塑性形變機(jī)理。

    熱電輸運(yùn)新效應(yīng)與新型高性能熱電材料設(shè)計(jì)——中科院上海硅酸鹽所陳立東

    熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)利用半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn) 熱能和電能之間直接相互轉(zhuǎn)換。目前， 熱電材料的廣泛應(yīng)用受制于其較低的性 能優(yōu)值和有限的材料體系，通過(guò)多尺度 微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電熱輸運(yùn)協(xié)同調(diào)控是 實(shí)現(xiàn)高性能熱電材料的重大挑戰(zhàn)。基于原子分子層次的晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)控， 并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究與材料計(jì)算的高度融合， 揭示了晶體結(jié)構(gòu) - 電子結(jié)構(gòu) - 晶格振動(dòng)等 結(jié)構(gòu)要素之間的本征關(guān)聯(lián)及其對(duì)電熱輸運(yùn)性能的影響機(jī)制；針對(duì)多種不同結(jié)構(gòu) 特征的熱電材料體系，建立了結(jié)構(gòu)調(diào)控與微觀設(shè)計(jì)方法。針對(duì)典型孔洞結(jié)構(gòu)方鈷礦熱電化合物，提出了寬頻聲子散射機(jī)制［圖（a）］并設(shè)計(jì)合成了中溫區(qū)高性能熱電材料，該成果被美國(guó) MIT 等團(tuán)隊(duì)譽(yù)為里程碑的工作；發(fā)現(xiàn)了 Cu2-xSe/S 等快離子導(dǎo)體化合物的類(lèi)液態(tài)熱電輸運(yùn) 效應(yīng)及其微觀機(jī)制［圖（b）］，在多種材 料體系中實(shí)現(xiàn)了高熱電性能，引發(fā)了國(guó)際上對(duì)該類(lèi)體系新型熱電材料的研究熱潮；開(kāi)發(fā)了高效熱電器件及其應(yīng)用技術(shù)， 推動(dòng)了熱電材料科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。

    聲子晶體等人工微結(jié)構(gòu)材料的新效應(yīng)——南大陳延峰

    材料的物理性能不僅取決于材料的 組分，還決定于材料的顯微組織。最近 20 多年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明：以光 子晶體 / 聲子晶體和超構(gòu)材料為代表的人工微結(jié)構(gòu)材料，通過(guò)有目的的人工設(shè)計(jì)， 能夠獲得超越組元材料性質(zhì)的新穎物性， 實(shí)現(xiàn)了均勻材料所沒(méi)有的，超乎想象的 力、熱、聲、光、電、磁功能的突破。項(xiàng)目組利用人工微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)聲子、光子能帶進(jìn)行裁剪，在聲子晶體 等人工微結(jié)構(gòu)材料方面做出了一系列成果：揭示了聲子晶體新穎的折射規(guī)律，成功實(shí)現(xiàn)聲波的單負(fù)折射和雙負(fù)折射效應(yīng)，以及聲波超透鏡聚焦成像。發(fā)展了一種寬帶、無(wú)閾值的新型聲波二極管原型器件。首次證實(shí)了聲波異常透射現(xiàn)象和聲表面倏逝波，拓展了亞波長(zhǎng)材料與器件的研究領(lǐng)域。與加州理工學(xué)院合作在Si基光子芯片中觀察到宇稱(chēng) - 時(shí)間反演自發(fā)對(duì)稱(chēng)破缺現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了 1.55 微米通信波段光波的單向傳播與調(diào)控。研制了ZnO分布于無(wú)鉛壓電材料晶界處的0-3型微結(jié)構(gòu)材料，解決了長(zhǎng)期以來(lái)制約無(wú) 鉛壓電材料實(shí)用化的熱退極化問(wèn)題。

    航空航天用高性能碳 / 碳復(fù)合材料基礎(chǔ)理論與應(yīng)用——西工大李賀軍

    碳 / 碳復(fù)合材料屬戰(zhàn)略性高技術(shù)材 料，是先進(jìn)空天飛行器及其動(dòng)力系統(tǒng)不可或缺的關(guān)鍵材料。近年來(lái)，高技術(shù)武器裝備的跨代發(fā)展尤其是多個(gè)國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)對(duì)碳 / 碳復(fù)合材料提出了更高溫度、更抗沖刷、更長(zhǎng)時(shí)間的嚴(yán)酷環(huán)境使用要求。研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)影響該材料應(yīng)用的一系列關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，揭示了不同織構(gòu)熱解炭形成機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了基體熱解炭的微結(jié)構(gòu)精細(xì)調(diào)控，以 T300 碳纖維預(yù)制體制備出室溫彎曲強(qiáng)度超過(guò) 500MPa、1700℃彎曲強(qiáng)度達(dá) 800MPa 的碳 / 碳復(fù)合材料。揭示了原位定向納米管 / 線結(jié)構(gòu)形貌控制與增強(qiáng)增韌機(jī)理，發(fā)展了微納多尺度增強(qiáng)增韌方法， 實(shí)現(xiàn)了材料強(qiáng)度與韌性的同步提高，滿(mǎn)足了航空航天領(lǐng)域特殊熱結(jié)構(gòu)件的苛刻性能要求。揭示了涂層高溫防護(hù)、自愈合與氧 化失效機(jī)理，開(kāi)拓了多相鑲嵌、自愈合及納米線增韌等多種涂層體系設(shè)計(jì)及制備方法，解決了涂層與基體界面相容性難題， 使涂層在空氣環(huán)境中防護(hù)壽命達(dá) 1500℃、 1480h，1600℃、900h，在1600℃燃?xì)怙L(fēng)洞沖刷環(huán)境下的防護(hù)壽命超過(guò)300h，為該材料在航空航天熱結(jié)構(gòu)熱防護(hù)部件上的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

    節(jié)油輪胎用高性能橡膠納米復(fù)合材料的設(shè)計(jì)及制備——北化工張立群

    “節(jié)油、 安全” 已成為汽車(chē)輪胎的發(fā)展趨勢(shì)，高性能橡膠納米復(fù)合材料（RNC）是發(fā)展節(jié)油安全輪胎的關(guān)鍵。發(fā)展新型無(wú)機(jī)納米填料的低成本納 米分散方法解決納米填料的分散與界面 調(diào)控難題，一直是困擾橡膠納米復(fù)合材料規(guī)模化制備及應(yīng)用的瓶頸。北京化工大學(xué)張立群教授團(tuán)隊(duì)在節(jié)油輪胎用 RNC 的設(shè)計(jì)與制備方面取得了重要成果。團(tuán)隊(duì)率先將分子模擬方法引入到復(fù)雜的橡膠復(fù)合材料體系的研究中，在納米填料的分散與聚集、納米復(fù)合材料的界面及非線性黏彈性等方面取得了重要的理論成果；發(fā)明了水相納米解離 - 改性 - 乳液共混共凝聚技術(shù)，開(kāi)發(fā)了原位改性熔體分散技術(shù)，解決了不同納米填料在橡膠中的納米分散與界面調(diào)控的難題，進(jìn)而開(kāi)發(fā)了高性能的輪胎氣密層用層狀硅酸鹽 RNC、胎面用高填充納米二氧化硅 RNC、鋼絲圈三角膠用納米短纖維 RNC，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化制備，研制出達(dá)到國(guó)際最好水平的節(jié)油安全輪胎 （B/A 級(jí) ）， 產(chǎn)品 80%以上出口。國(guó)際權(quán)威汽車(chē)雜志德國(guó) AUTO BILD 對(duì)全球50個(gè)著名品牌輪胎測(cè)評(píng)，采用本成果生產(chǎn)的節(jié)油輪胎與米西林輪胎同獲“最優(yōu)”評(píng)價(jià)。本成果為我國(guó)輪胎行業(yè)應(yīng)對(duì)歐盟輪胎標(biāo)簽法、各種貿(mào)易技術(shù)壁壘具有重要的支撐引領(lǐng)作用。

    實(shí)現(xiàn)高效率有機(jī) / 聚合物太陽(yáng)電池的新型聚合物材料及器件結(jié)構(gòu)——華南理工曹鏞

    華南理工大學(xué)曹鏞教授團(tuán)隊(duì)面向我國(guó)在新能源領(lǐng)域的重大需求，在推動(dòng)本領(lǐng)域的發(fā)展中做出了若干原創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和合成了幾類(lèi)兼具高載流子遷移率、寬吸收光譜、合適能級(jí)、可溶液加工等諸多優(yōu)良特性的聚合物光伏材料；研制出新型水 / 醇溶性共軛聚合物作為太陽(yáng)電池電 極 / 活性層界面調(diào)控層 , 開(kāi)辟了一種實(shí)現(xiàn)器件開(kāi)路電壓及整體性能大幅提升的新途徑。團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先相繼將單結(jié)聚合物太陽(yáng)電池的能量轉(zhuǎn)換效率提高到 8%、9% 以上，并在2015年公開(kāi)報(bào)道了10%以上的效率。

    通用高分子材料的無(wú)鹵阻燃高性能化——川大王玉忠

    四川大學(xué)王玉忠教授通過(guò)阻燃機(jī)理及構(gòu)效關(guān)系研究，提出和發(fā)展了一些新的阻燃原理和技術(shù)。例如： 提出了液晶高分子材料原位成纖增強(qiáng)阻燃的學(xué)術(shù)思想，發(fā)明了同時(shí)實(shí)現(xiàn)阻燃與增強(qiáng)的全新阻燃技術(shù)，解決了添加傳統(tǒng)阻燃劑會(huì)導(dǎo)致高分子材料力學(xué)性能下降的難題；提出了炭源和氣源一體化的膨脹阻燃體系設(shè)計(jì)思想 , 發(fā)明了含氮超支化成炭劑及其構(gòu)成的新型膨脹協(xié)同阻燃 體系，解決了難炭化高分子材料體系的無(wú)鹵阻燃高效化難題；發(fā)現(xiàn)了次膦 / 磷 酸鹽取代基影響其阻燃作用的規(guī)律與機(jī) 制，據(jù)此發(fā)明的復(fù)合與雜化協(xié)同阻燃體 系用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料體系的阻燃，在通過(guò)對(duì)本體的氣相 / 凝聚相阻燃作用的同時(shí)，還會(huì)在纖維表面形成凹凸不平炭化層阻止纖維導(dǎo)流作用，從而解決了“燭芯效應(yīng)”難題。

    生態(tài)環(huán)境材料與制備工程——北工大聶祚仁

    以多元系復(fù)雜金屬鹽溶液?jiǎn)卧浜吓c沉淀作用，研究組構(gòu)建了多金屬選擇性“配 合 - 沉淀”體系熱力學(xué)模型，預(yù)測(cè)分離行為及形式；揭示了再生金屬結(jié)構(gòu)缺陷產(chǎn)生及抑制規(guī)律，確定分解和穩(wěn)定的臨界條件，實(shí)現(xiàn)了再生粉體結(jié)構(gòu)性能修復(fù)（XRD 峰的半高寬相差近 3 倍）和活化、特殊粉末成型；提出了控制稀土鹽分解與仲鎢酸銨分解匹配的多元稀土鎢復(fù)合新途徑并優(yōu)化獲得最佳參數(shù)，突破稀土鎢深加工材脆性瓶頸。

    信息學(xué)部

    新型氮化鎵基異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料與高效能電子器件研究——電子科大郝躍

    西安電子科技大學(xué)郝躍教授及其團(tuán)隊(duì)圍繞 GaN 基電子器件領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展深入探索， 取得了系統(tǒng)的創(chuàng)新性成果。主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下： 1. 基于所發(fā)現(xiàn)的 GaN 外延薄膜中位錯(cuò)傾斜-聚團(tuán)-快速湮滅的新機(jī)制，提 出了一種二維 - 三維生長(zhǎng)模式交替的冠 狀生長(zhǎng)方法，實(shí)現(xiàn)了極低位錯(cuò)密度的 GaN 外延材料，1.7μm 薄膜位錯(cuò)密度低至 5×107 cm-2 ，比傳統(tǒng)方法改善了近2個(gè)數(shù)量級(jí)。 2. 提出并實(shí)現(xiàn)了氣源分時(shí)輸運(yùn)的脈 沖式 MOCVD生長(zhǎng)方法與核心設(shè)備，解決了AlGaN、InAlN 等多元氮化物半導(dǎo)體材料無(wú)法高質(zhì)量共融生長(zhǎng)的難題， 實(shí)現(xiàn)了國(guó)際同期最高質(zhì)量的 InAlN 和 AlGaN 材料。 3. 突破了高溫、高壓下GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)中高密度二維電子氣溢出的難題，成功實(shí)現(xiàn)了新型GaN雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)和多溝道GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)，將器件工作電壓提高了1倍，高溫下的電子遷移率提高了近2倍。 4. 基于低缺陷新型 GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料， 結(jié)合所提出的浮空?qǐng)霭搴托滦徒^緣柵技術(shù)，研制出高效率的Ga微波功率器件，73% 的功率附加效率為同期國(guó)際最高水平，被譽(yù)為是過(guò)去十多年GaN電子器件領(lǐng)域三項(xiàng)最具代表性成果之一。

    氮化鎵單晶襯底材料的生長(zhǎng)物理和裝備技術(shù)研究——中科院蘇州納米所徐科

    中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所徐科研究員等圍繞 GaN 單晶材料生長(zhǎng)方 法和裝備技術(shù)、應(yīng)力和缺陷控制、材料物理和摻雜機(jī)理等開(kāi)展了系統(tǒng)研究，在自主研制的設(shè)備上開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量 2 - 4 英寸 GaN 單晶襯底成套制備工藝技術(shù)。 主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下： 1. 自主研制成功 GaN 生長(zhǎng)的氫化物氣相外延 （HVPE） 裝備，開(kāi)發(fā)了GaN單晶襯底的成套工藝技術(shù)，研制成功 2 -4 英寸GaN單晶襯底。 2. 深入研究了GaN材料中的位錯(cuò)滑 移和增殖機(jī)理，發(fā)現(xiàn) GaN 材料中位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了圖形界面、開(kāi)發(fā)了 GaN 納米柱技術(shù)，將 2 英寸 GaN 單晶位錯(cuò)密度降低到 103 cm-2 。 3. 開(kāi)展了電學(xué)性能摻雜調(diào)控的研究， 獲得了背景電子濃度接近 1015cm-3 、室 溫遷移率大于 1100cm2 （/ V?s）的非摻雜 GaN 單晶材料；通過(guò) Si 摻雜實(shí)現(xiàn)了 n 型 高電導(dǎo)率 GaN，通過(guò) Fe 補(bǔ)償摻雜實(shí)現(xiàn) 了半絕緣 GaN 單晶材料的制備；揭示了單根位錯(cuò)對(duì)載流子少子壽命的影響機(jī)理， 為各類(lèi)高性能 GaN 基器件研制和應(yīng)用研究奠定了堅(jiān)實(shí)的材料基礎(chǔ)。 4. 研制的 2 英寸 GaN 單晶襯底實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，目前全球用戶(hù)達(dá)到 200 余家， 主要用于我國(guó)藍(lán)光激光器、綠光激光器、 超高亮度 LED、高能探測(cè)器、功率電子器件，推動(dòng)了氮化鎵同質(zhì)外延技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

    基于超材料的太赫茲功能器件研究——天大張偉力

    天津大學(xué)太赫茲研究中心張偉力教授團(tuán)隊(duì)利用超材料及石墨烯等國(guó)際前沿?zé)狳c(diǎn)研究方法，在新型太赫茲功能器件的研究中，取得了多項(xiàng)突破性進(jìn)展。主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下： 1. 提出大尺寸三維太赫茲隱身方案， 從實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了大尺寸、寬帶的太赫茲隱身器件。隱身區(qū)與整體隱身結(jié)構(gòu)的體積比為 0.05∶1，比國(guó)際上報(bào)道的微結(jié)構(gòu)太赫茲隱身器件高出一個(gè)量級(jí)，且其構(gòu)成材料來(lái)源廣泛，具有重要的應(yīng)用前景。 2. 利用二維石墨烯材料，提出了基于石墨烯和半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)的太赫茲波調(diào)控的新方法，在低功率連續(xù)激光和低電壓（0.1 -4V）的雙重激勵(lì)下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)太赫茲信號(hào)的大幅調(diào)制，調(diào)制深度 高達(dá) 83%，帶寬覆蓋了 0.4 -2 THz 范圍。該器件的特征可類(lèi)比電學(xué)中的“二 極管”效應(yīng)，為太赫茲二維材料和主動(dòng)控制器件的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。 利用人工微結(jié)構(gòu)，提出了太赫茲相位突變的控制方法，在太赫茲波段實(shí)現(xiàn)了平面型太赫茲異常偏折器件，偏折角度為 25° -84°。在此基礎(chǔ)上，又實(shí)現(xiàn)了奇異全波帶菲涅爾波帶片。該研究為太赫茲空間波調(diào)制器的發(fā)展提供了重要的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

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