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清华大学材料学院:材料学科发展的风向标
2016-07-26 13:15:44 作者:李玲珊 来源:《腐蚀防护之友》

 

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  著名诗词研究专家王步高教授曾以《清华大学百年赋》1854 字描写清华百年沧桑变迁的历史和对未来的美好期望,尽管人事更迁,但清华那种“自强不息、厚德载物”的精神、“行胜于言” 的校风等一以贯之,“诚信为人、严谨为学、为人与为学并重”清华,在任何学科都有着国之栋梁之才,是祖国发展的中坚力量。记者有幸采访了清华大学材料学院党委副书记荆涛,下面在荆涛副书记的带领下陪您一同走进清华大学材料学院,共览清华材料人拼搏奋斗的风采……

 

  记者:请您简单介绍一下材料学院的创立及发展现状?


  荆书记: 清华大学材料科学与工程系建于 1988 年,由化学工程系的无机非金属材料专业、工程物理系的材料物理专业、原机械工程系的金属材料专业组成。20 多年来,建成了一支高水平的师资队伍,做出了一批高水平的科研成果,培养了一批优秀的人才,大大提升了清华大学材料学科的实力、学术声誉、国内和国际影响力。2012 年 12 月 27 日,经学校批准,由原材料科学与工程系、原机械工程系材料加工学科组建了材料学院,下设材料物理与化学系、材料加工工程系、无机非金属材料系、金属材料系、复合材料系。在教育部组织开展的学科评估中,清华大学的“材料科学与工程”一级学科连续多次排名第一。


  材料学院师资力量雄厚,现有教授 / 研究员 44 人 (含两院院士 7 人 . 千人计划5人),副教授/副研究员30人,高级工程师 19 人,讲师 7 人,另有兼职教授 3 人,博士后 30 余名。材料学院现有在校本科生350名, 硕士研究生197名,博士研究生 285 名,其中外国留学生 40余人。材料学院已与美国、法国、日本、韩国等近十多个国家和地区建立了科研合作及研究生联合培养等方面的合作,有多位知名学者在国际著名材料科学与技术领域学术期刊、国际材料联合会、国际玻姆物理学会、联合国工业发展组织等有影响的学术团体兼职。

 

  记者:请您概括介绍下材料学院的科研情况?


  荆书记: 材料学院拥有一支包括 7 名院士、5 名千人计划教授、10 名长江讲座 / 特聘教授、8 名杰青等在内的高水平教师队伍,包括 1 个基金委“创新群体”、1 个科技部创新团队、2 个教育部创新团队;建有新型陶瓷及精细工艺国家重点实验室、先进材料教育部重点实验室、先进成形制造教育部重点实验室、北京(国家)电子显微镜中心、中心实验室等科研基地;以及“先进材料”


  国家实验教学示范中心、“北京市高技术陶瓷材料与工艺国际合作基地” 、 “科技部功能材料国际联合研究中心”等多个教学中心和国际合作基地。配有高真空多功能溅射设备、Arbin 多电极恒电位仪 / 恒电流仪、扫描探针显微镜、离子注入机、超高真空电子束镀膜机、大功率(18kW)面探测器单晶 X 射线衍射仪、大功率(18kW)多晶 X 射线衍射仪、超声扫描显微镜、SGI 工作站 /SGI workstation、超导磁铁系统、Tescan扫描电镜、真空甩带机等实验设备。


  材料学院瞄准材料科学前沿、国民经济主战场和国家重大需求开展研究,注重学科交叉,形成了材料微结构及表征、计算材料科学及工程仿真、材料制备工艺及加工工程、新型信息功能材料、新型能源材料、环境友好材料、再生医学及仿生材料、极端条件材料等有特色和在国内外有影响力的研究方向。材料学院每年发表的 SCI 论文数量连续多年名列清华大学榜首,有相当数量的学术论文发表在 Nature,Nano Letters,Advanced Materials, PhysicsReports,Materials Science & EngineeringR-Reports 等高水平期刊上,获得了多项国家级奖励,研究水平得到了国际国内同行的认可。据 ISI 统计,本学科近 10年发表的 SCI 论文数量和被引用次数居全球高校前列。


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  记者:还请您再多介绍一下三个重点实验室的相关情况?


  荆书记: 新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室的主要研究方向包括:信息功能陶瓷材料、功能复合材料设计与新材料探索、高性能结构陶瓷、陶瓷材料先进制备工艺、能源与环境材料、生物陶瓷材料。实验室在透明氧化铝陶瓷与高压钠灯、复合氮化硅陶瓷刀具、高性能铁电压电陶瓷及低烧技术、陶瓷胶态成型新工艺、高性能低温烧结软磁铁氧体、纳米骨修复材料以及复合材料的结构与性能关联等方面取得了多项重大成果。实验室每年设立近 20 项开放课题,接收国内外客座研究人员来室开展研究工作,还创办了国际学术刊物 Journal ofAdvanced Ceramics , 由Springer出版发行。先进成形制造教育部重点实验室的主要研究方向包括:材料加工过程模拟仿真、轻金属材料成形加工技术、新型能源材料及纳米材料的制备及加工、激光材料加工及增材加工技术、重型燃气轮机及航空发动机关键热部件材料的成形加工技术。自 2007 年开始建设以来,实验室累积科研经费接近 3 亿元,获得国家科学技术进步奖二等 2 项,省部级科学技术奖 7 项,发表论文 450 篇,其中 SCI 论文 250 篇,引用 3000 多次,授权发明专利 194 项,成为我国材料加工技术研究的重要研究基地。


  先进材料教育部重点实验室的主要研究方向有:离子束与材料作用、材料微结构形成与演变、新型金属材料、信息与电子材料、新型高分子材料、核材料、生物与仿生材料、能源与环境材料。


  实验室承担了 973、863、国家自然科学基金及横向合作等大量项科研项目,科研与产业化相结合也取得了重要进展,仅 2007 - 2012 年五年间就有 114 项成果授权了发明专利。一些项目通过了国家相关部门的成果鉴定用于实际生产,如“机动车尾气净化用关键材料”、 “移动通讯用滤波器关键技术”、“纳米晶磷酸钙胶原基骨修复材料”等,并有一些项目转让给了相关的企业取得了良好的经济效益,如“新型空冷贝氏体模具钢”、“高强高韧车钩”等。还有一批优秀的学术著作和教材出版,如《电子显微分析》、《生物矿化》、《材料的电磁光基础》等。


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X射线光电子能谱仪

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X射线衍射仪

 

 

 

  记者:清华人重团队,善协同,请您介绍下材料学院的科研团队?


  荆书记: 首先介绍下杨志刚教授带领的“材料的高温氧化及热腐蚀”团队。


  “材料的高温氧化及热腐蚀”团队十余年来年与日本三菱,东芝、住友,美国波音、GE 和欧洲西门子等世界著名高温材料公司开展了合作研究,在燃气轮机用高温镍基、钴基合金的高温氧化、热腐蚀和材料的失效分析方面开展工作。具有深厚金属相变专业背景,利用相变扩散的理论、专用软件和先进的分析表征手段对氧化机理和过程进行理论分析和表征,对活性元素和合金元素在高温合金抗氧化性的作用上进行了深入的研究和理论分析;并进行了相关高温合金材料的失效分析。该团队以国际科学前沿和国家战略需求为导向,关注氧化机理的基础研究的同时,也积极推进面向国家重大科技需求燃气轮机及涂层材料的应用研究,提出有效预测评估CoNiCrAl 涂层粘结层寿命的方法。探索高温服役过程中高温合金析出物的转变规律和不同类型析出物的长大和粗化动力学。研究高温合金叶片在服役条件下析出相、碳化物、晶粒尺寸等组织退化情况,初步实现服役条件下典型燃气轮机叶片材料的组织评估和寿命预测。取得了具有重要影响的研究成果。该团队十余年来培养了多位具有专业研究素养的优秀博士和博士后,分布于高校,研究机构及跨国企业。此外,该团队具国际化特色, 有多名来自日本、 英国、 法国、墨西哥、巴基斯坦、印尼、伊朗和泰国等国家的留学生参加科研工作。


  再谈谈材料学院另一个非常重要的团队——以李恒德院士、陈鹤鸣教授、马春来教授、白新德教授、张政军教授等为领导的“核材料腐蚀与防护”研究团队。


 

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逸夫楼

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清华园

 

 

  清华大学是我国高校中最早设立核材料博士点的高校,在过去几十年中为国防建设和核电事业急需的核材料和核技术人才培养做出了巨大贡献。以李恒德院士、陈鹤鸣教授、马春来教授、白新德教授、张政军教授等为领导的“核材料腐蚀与防护”研究团队在过去 30多年一直从事与核能相关材料的应用基础研究。研究方向包括:(1) 核燃料包壳材料(锆、不锈钢、石墨、铝等)的辐照腐蚀与表面改性;(2) 同位素示踪技术在腐蚀科学中的应用;(3) 纳米结构半导体的光电制氢与武器老化的信息传感;(4) 聚变堆用耐等离子体辐照功能梯度材料及与新型防氚渗透涂层; (5)5f 电子结构模拟合金的材料基因组研究等。 “核材料腐蚀与防护” 研究团队主持、参加和完成了核工业集团公司、国防科工委、科技部、国家自然基金委等课题20 多项,曾获得总装备部科技进步二等奖,核工业集团公司科技进步二等奖以及北京市高等教育教学成果一等奖。发表学术论文 100 余篇,出版的教材与专著多部:《反应堆材料学》、《材料腐蚀与控制》、《核材料科学与工程》系列丛书等。“核材料腐蚀与防护”研究团队将瞄准学科前沿,服务国家安全和核能发展需求,进一步拓展材料在极端环境中的应用研究,以寻找失效基因、开发防护手段、预测材料寿命及开拓新功能材料为目标和使命。

 

 

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