专家报告 | 厦门大学余兆菊教授:SiC基纳米陶瓷:先进制备方法、微结构调控与性能研究

科技   2024-11-21 01:15   浙江  


碳化硅(SiC)作为第三代宽禁带半导体材料的代表,在禁带宽度、击穿电场、热导率、电子饱和速率等指标具有显著优势,可满足高功率、高电压、高频率的需求,主要被用于制作高速、高频、大功率及发光电子元器件,应用领域广泛,包括智能电网、新能源汽车、光伏风电、5G 通信等。


纳米陶瓷材料的特性主要体现在其卓越的力学性能上,包括硬度、断裂韧性和低温下的延展性等方面。特别是对于纳米级陶瓷复合材料而言,在高温条件下仍能保持较高的硬度和强度,这一点尤为突出。相较于传统陶瓷材料,SiC基纳米陶瓷具备以下几大显著优势:首先,它拥有极高的硬度与强度;其次,即使在极端温度下也能保持稳定;再次,具备出色的电学性质;最后,对化学腐蚀有很强的抵抗力。值得注意的是,SiC基纳米陶瓷的整体性能不仅取决于其化学成分,还与其微观结构紧密相关。通过精细调控SiC晶体颗粒的大小、晶界构造以及缺陷浓度等因素,可以大幅度优化材料的机械性能、导电能力和耐热特性。


厦门大学余兆菊教授受邀参加“2024宁波硅基特种材料论坛”,并做主题报告SiC基纳米陶瓷:先进制备方法、微结构调控与性能研究



嘉宾介绍

余兆菊,厦门大学材料学院教授、博士生导师、 德国“洪堡学者“、中国国投研究院兼职科学家、中国硅酸盐学会特种陶瓷分会第十届理事会副秘书长、入选福建省级高层次人才。2022年,获得美国陶瓷学会工程陶瓷部(Engineering Ceramics Division of the American Ceramic Society) “Jubilee Global Diversity Award”奖和美国陶瓷学会“ACerS Global Ambassador”奖。2023年,入选全球前2%顶尖科学家榜单(World’s Top 2% Scientists 2023)。


目前,担任《Ceramics International》、《Journal of the American Ceramic Society》和《International Journal of Applied Ceramic Technology》副主编(Associate Editor), 并担任《npj Advanced Manufacturing》、《Journal of Advanced Ceramics》、《Advanced Powder Materials》和《Materials》编委。曾担任欧洲陶瓷会志《Journal of the European Ceramic Society》首席客座主编(Guest Editor in Chief),陶瓷领域重要国际会议的国际顾问委员会委员、组委会成员。以第一/通讯作者论文在Nature Materials、Progress in Materials Science、Acta Materialia、Nanoscale、J Mater Chem C等国际期刊上已经发表SCI论文120余篇, 在国际会议上作分会邀请报告40多次。


主要研究方向包括:1)单源聚合物先驱体法制备结构/功能一体化陶瓷;2)低维纳米功能材料(电、磁、催化等);3)有机硅功能高分子材料。主持国家自然科学基金项目、“十一五”重点项目一级子课题、福建省自然科学基金以及航空科学基金等多项国家级、省部级科研课题。作为主要技术骨干参与了“十五”和 “十一五”重点项目、国家自然科学基金重点项目、福建省陶瓷重大专项、福建省重大科技项目、福建省重点课题等多项省部级以上课题。作为项目负责人,积极开展产学研项目,承担了国家开发投资集团有限公司、福建中烟工业有限责任公司和科之杰新材料集团有限公司等多项央企、上市公司委托的技术攻关项目。


报告介绍

聚合物先驱体陶瓷(PDC)法经聚合物成型-热解制备陶瓷,通过聚合物先驱体原子尺度设计-调控陶瓷组成(化学组成、相组成)与微结构(纳米/微米结构)以获得预期性能。与传统的粉末烧结法相比,PDC法具有不可比拟的优势,是一种制备硅基陶瓷的先进方法。基于此,我们通过PDC法制备了系列SiC基纳米复相陶瓷。


在结构/功能一体化的先进陶瓷材料方面,我们开展了如下研究:设计制备系列含过渡金属Hf/Ta单源聚合物先驱体,经PDC法制备结构/功能一体化的硅基纳米复相陶瓷(如SiC-HfC-C, SiC-TaC-C, SiC-HfTaC-C等),具有优异的耐高温性能和电磁性能。特别值得一提的是,我们首次通过PDC法原位形成独特的金属碳化物@碳的核壳结构,并证实核壳结构可巧妙地调控材料的性能。


在环境功能陶瓷方面,我们开展了如下研究:制备含纳米碳相(碳纳米管,石墨烯)、 Nowotny相的SiC基纳米复相陶瓷,在电磁吸波、电磁屏蔽、光催化分解染料及电化学催化分解水制氢等方面展现出卓越的性能。特别值得一提的是,我们通过PDC法原位形成Nowotny相,并首次发现其在催化、电磁性能方面的先进功能性。


综上所述,我们系统研究SiC基纳米复相陶瓷的相组成与微结构,并建立“聚合物分子结构-陶瓷组成、微结构-陶瓷性能”之间的科学联系,为拓展新型结构/功能一体化硅基陶瓷的功能性与应用奠定理论基础。


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为进一步促进硅基特种新颖材料领域的学术交流与产业合作,推动科学研究与技术应用的深度融合,浙江省全省数据驱动高安全能源材料及应用重点实验室、中国科学院宁波材料技术与工程研究所联合DT新材料将于2024年12月6-8日宁波喜来登酒店举办“2024宁波硅基特种材料论坛”。会议围绕有机硅材料、先驱体转化陶瓷材料、硅基陶瓷与复合材料、能源材料等话题来展开讨论。


论坛信息

主办单位:

中国科学院宁波材料技术与工程研究所

浙江省数据驱动高安全能源材料与应用重点实验室

DT新材料

承办单位:

宁波德泰中研信息科技有限公司


组委会成员(姓名按字母排序)

名誉主席:

柴之芳  中国科学院院士、中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

董绍明  中国工程院院士、中国科学院上海硅酸盐研究所研究员

大会主席:

黄   庆  中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

大会共同主席:

李寅生  中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

梁   坤  中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

宋育杰  中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

余兆菊  厦门大学教授


论坛时间:2024年12月06日-12月08日

论坛地点:宁波


日程安排


专家介绍(排序不分先后)

专题一:有机硅材料

演讲嘉宾    单位/职称

陈   功       北京航空航天大学副教授

葛建芳       仲恺农业工程学院教授

李承东       江南大学副研究员

刘   丽       哈尔滨工业大学教授

潘翔城       复旦大学教授

谭龙飞       中国科学院理化技术研究所研究员

汤龙程       杭州师范大学教授

王灯旭       山东大学教授

徐利文       杭州师范大学教授

张庆华       浙江大学教授

张学忠       中国科学院化学研究所研究员

周传健       山东大学教授

(*按照姓名字母排序)


专题二:先驱体转化陶瓷材料

演讲嘉宾    单位/职称

陈建军       浙江理工大学教授

陈江溪       厦门大学副教授

杜   斌       广州大学副教授

范凯飞       西北工业大学博士研究生

苟燕子       国防科技大学副研究员

孔   杰       西北工业大学教授

李达鑫       哈尔滨工业大学副研究员

李天昊      中国科学院宁波材料技术与工程研究所助理研究员

骆春佳       长安大学副教授

栾新刚       西北工业大学教授

莫高明      中国科学院宁波材料技术与工程研究所高级工程师

裴学良      中国科学院宁波材料技术与工程研究所副研究员

邵高峰       南京信息工程大学副教授

孙   佳       西北工业大学副教授

文青波       中南大学教授

余兆菊       厦门大学教授

曾冠杰      中国科学院宁波材料技术与工程研究所博士后

张宗波       中国科学院化学研究所研究员

(*按照姓名字母排序)


专题三:硅基陶瓷与复合材料

演讲嘉宾    单位/职称

陈克新       北京科技大学研究员

陈小武       中国科学院上海硅酸盐研究所副研究员

陈宇红       北方民族大学教授

范冰冰       郑州大学教授

顾   坚       南京工业大学副教授

郭伟明       广东工业大学教授

海万秀       北方民族大学副教授

何少龙       甬江实验室研究员

黄小忠       中南大学教授

黄政仁       中国科学院上海高等研究院研究员

季   伟       武汉理工大学研究员

李寅生      中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

倪德伟       中国科学院上海硅酸盐研究所研究员

任全兴       中国科学院宁波材料技术与工程研究所博士后

沙建军       大连理工大学教授

王京阳       中国科学院金属研究所研究员

肖汉宁       湖南大学教授

张国军       东华大学教授

张景贤       中国科学院上海硅酸盐研究所研究员

赵   林       景德镇陶瓷大学教授

(*按照姓名字母排序)


专题四:能源材料

演讲嘉宾    单位/职称

陈健强       南京林业大学教授

丁松园       中国科学院大学杭州高等研究院教授

杜乘风       西北工业大学副教授

李新亮       郑州大学教授

林   宁       甬江实验室研究员

林时胜       浙江大学教授

林正得      中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

刘俊昊       中国科学院过程工程研究所副研究员

舒   杰       宁波大学教授

苏   宇       元能科技(厦门)有限公司博士

万   青       甬江实验室研究员

王延青       四川大学研究员

王长虹       东方理工大学(暂名)助理教授

杨全红       天津大学教授

姚永刚       华中科技大学教授

叶士特       厦门首能科技有限公司副总经理

周辰坤       南京师范大学教授

周向阳       湖南大学教授

周旭峰      中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员

朱来攀      中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员

(*按照姓名字母排序)


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参会咨询

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会议联系人

报告咨询:

专题一:有机硅材料

宋老师:songyujie@nimte.ac.cn

专题二:先驱体转化陶瓷材料

余老师:zhaojuyu@xmu.edu.cn

专题三:硅基陶瓷与复合材料

李老师:liyinsheng@nimte.ac.cn

专题四:能源材料

梁老师:kliang@nimte.ac.cn


参会咨询:

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Tel: 18106696283

Email: cherry@polydt.com


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