【人物】姚熹:唱响铁电陶瓷领域中国声音

时事   2025-01-20 10:31   北京  

人物简介

姚熹,中国科学院院士,1935年出生于江苏,1957年毕业于交通大学电气绝缘与电缆技术专业,后留校任教,1958 年随校内迁扎根创业。姚熹长期致力于电子材料的科学理论与技术应用研究,在国际上原创性提出弛豫铁电体“微畴-宏畴转变”理论,后提出“新玻璃模型理论”,担任“863”“973”新材料领域专家,引领开展中国高性能电子陶瓷、铁电单晶、铁电薄膜和纳米复合材料的学术与应用研究,实现由追赶到并跑乃至超越;担任国际铁电学顾问委员会委员,发起建立亚洲铁电学会(AFA),主导筹建亚洲电子陶瓷学会(AECA),提升了我国和亚洲电子陶瓷在国际学术界的地位和影响。2002年荣获美国电气电子工程师学会(IEEE)铁电学成就奖。

20世纪80年代,纳米材料科技研究方兴未艾,美日等国研究机构纷纷推动实施纳米复合材料研究计划。彼时党中央正着手组织实施“863计划”,有一位青年科学家向国家建言:发展精细(纳米)复合材料。这项建议后来被采纳并列入“863计划”新材料领域11个研究专题,这位青年也受邀担任了“863计划”专家组成员,他就是刚从美国留学回来的姚熹教授。从那时起,姚熹开启了带领中国纳米复合材料科研事业的自立自强、追赶卓越之旅。

砥砺科学技术报国志向
20世纪50年代,根据国家工业化建设需要,交通大学新建了全国最早的电气绝缘与电缆技术专业,因为该专业是学习苏联教育新开辟的专业方向,社会认知度较低,属“冷门专业”。为此,学校动员党员、团员带头选报,彼时就读于交通大学电机系的姚熹主动报名投身电气绝缘与电缆技术专业学习,由此开启了他一生为之奋斗的专业方向。

交通大学的优良学风对姚熹学术成长影响深远,特别是专业课陈季丹教授,作为中国电气绝缘学科先驱,他身体力行培养学生的情景至今让姚熹难忘:“老师为了提高教学质量,不仅悉心收集资料,还坚持给学生开实验课。所有的实验设备都是陈先生自己组装,遇到问题陈先生就弯着腰、弓着背,在实验台排除故障,直到成功完成实验。”

1955年1月13日,是姚熹大学生活记忆最深刻的一天,这天他加入了中国共产党。1957年7月,姚熹大学毕业被留校到电气绝缘教研室任教,1958年初,他积极响应党中央关于交大内迁西安的部署,与交大师生一同迁至西安扎根创业,由此他开启了电介质学科教书育人与科研创新工作。

1975年,年近45岁的姚熹怀着“使祖国的材料科学事业在新的高度腾飞”的愿望,作为第一批访问学者赴美访问学习,师从国际铁电学研究泰斗Cross教授。在此期间,姚熹进行有关双晶界面的研究工作,成功地用热压方法制备了各种铌酸锂双晶,研究了双晶界面的结构以及晶界对于材料介电性质的影响,提出了双晶界面上的热垒结构及其界面模型,发现了极化矢量相互对接的双晶界面起到阻滞晶体压电谐振的作用。

根据对多晶陶瓷介电频谱的测量,姚熹发现了电子陶瓷中的晶粒压电共振现象的明确证据,证实了1950年代著名电介质物理学家Von Hippel教授提出的铁电陶瓷中的晶粒压电共振效应产生高频介电弛豫现象的猜想,解决了这个长期悬而未决的难题。

在不到两年时间,姚熹以极其卓越的成绩取得固态科学博士学位,他的论文入选1982年度全美材料研究领域的两篇最卓越博士学位论文,获得Xerox奖。

在前期研究成果基础上,姚熹提出“微畴—宏畴转变”理论,揭示了纳米尺度微畴的重要作用。其后,姚熹团队又通过实验证实了微畴的存在和微畴—宏畴转变。

导师Cross赞叹道:“微畴的发现是铁电体研究中的一个重大事件,在理论与应用方面均将产生重大影响。”“微畴—宏畴理论”与“成分起伏”“有序无序”理论一并被写入铁电物理学经典专著与教材,是国际上公认的弛豫铁电体三大主流理论。

1983年初,怀揣着报效祖国的责任感和使命感,姚熹投身祖国四化建设。“我是党和人民培养起来的,我的一切属于祖国,我的一切为了祖国。”在美国期间,姚熹目睹了中国电子材料科学与世界先进水平的巨大差距,他下定决心要为提升中国电子材料科学研究应用的自立自强而奋斗。

建言领衔国家纳米高新技术材料研制
姚熹利用自身学术影响,积极倡议和推动了中国电子陶瓷科技发展战略规划的制定和实施,经过30年努力,如今中国和亚洲地区已成为全球最重要的电子陶瓷材料与器件研发和制造基地。

1986年4月,姚熹参加“863计划”全国百名专家论证会,1987年受聘担任国家“863计划”国家高技术新材料专家委员会委员,并任精细(纳米)复合功能材料专题负责人和无机非金属功能材料专题的课题责任专家。

在此期间,姚熹倡议推动将精细(纳米)复合功能材料研究列入“863计划”新材料领域第一批的前沿研究专题,推动西安交大、北大和山大等优势单位开展协同研究;2000年前后策划和协调国内电子信息功能陶瓷领域第一个“973计划”项目的立项,经过连续滚动三次协同攻关,有力推动了中国电介质学科特别是电子陶瓷基础理论、材料开发和产业发展的进步。

“七五”“八五”时期,姚熹开始负责多层陶瓷电容器重大课题的论证与实施,1987年他向国家自然科学基金委员会提出关于发展电子陶瓷学科重大项目的建议,并承担了委员会材料与工程学部无机非金属学科第一个自然科学基金重大研究项目“精细陶瓷的组成、微观结构与性质”,与严东生院士一起组织上海硅酸盐研究所和清华大学等国内优势高校和科研机构开展电子陶瓷方面的专题研究。这一工作大大缩短了我国和国际先进水平的差距。

着眼于电子陶瓷领域产业布局,姚熹组织代表性企业和重点高校,在国家“863计划”新材料领域倡导实践了产学研创新研究模式,开发具有自主知识产权的低温烧结陶瓷瓷料,推动了国内多层陶瓷电容器(MLCC)技术的发展和进步,该成果被国家原电子工业部鉴定评价为国际领先,创造了巨大的社会和经济效益。

21世纪以来,姚熹全力倡导电子陶瓷研究成果的产业化推广,使得弛豫铁电单晶水声换能器、反铁电脉冲电源、薄膜超声换能器等成果逐步推向实用化,填补了多项国内外空白,并解决了国防“卡脖子”技术需求。

从跟跑到领跑,实现高端电子材料的自强
姚熹积极带动电介质学科的发展与学术进步,使中国从基础薄弱的跟随者走向国际瞩目的引领者。

1984年起,姚熹在西安交大建立起中国第一个电子材料研究室、第一个电子材料与器件博士点、第一个国家专项实验室。九十年代初,他还兼任电子科大、中科院上海硅酸盐研究所、清华大学等多个研究机构的学术职务;担任“863计划”新材料领域专家委员会委员、国家自然科学基金会材料与工程学部评审组成员,国务院学位委员会电子学与通讯评议组成员,国家发明奖评审委员会电子学评审组成员等。

姚熹(中)带领学生们探讨问题

姚熹以身作则,注重整合国内外优质研究资源,为推动电介质科学技术的整体进步不懈鼓与呼,他创建西安交通大学国际电介质研究中心(ICDR),创办英文国际学术期刊《Journal of Advanced Dielectrics》,影印出版国际电介质科学经典学术名著,使国际电介质研究中心成为国际电介质领域一个重要的学术研究品牌和合作交流基地。

姚熹始终坚持“在世界一流科学家的行列里,要有一大批中国科学家走在世界前头,这个希望虽然要在现在的年轻人身上来实现,但责任却在我们这些人身上”的信念。他培养的100余名博硕士研究生,多数已成长为国内外著名高校和研究机构的杰出人才、行业骨干企业的领军人物。正如瑞士科学院院士Setter所说:“无论走到全世界哪里,都能碰到姚熹的学生。”

为全力提升中国在国际学术界的话语权,姚熹积极参与拓展国际电介质学科国际交流与合作,1993年他当选国际铁电学(IMF)顾问委员会委员,是该组织的亚洲主要代表。他倡议成立亚洲铁电学会(AFA),倡导创建亚洲电子陶瓷学会(AECA),推动亚洲电子陶瓷会议(AMEC)的转型。在担任学会主席期间,他坚持和倡导民主与协商发展理念,创立轮值主席制度,使学会持续健康发展为国际性有影响的学术组织。

2009年,姚熹主持召开国际铁电会议(IMF-12),主导了IMF顾问委员会调整,增加了多名中国委员,扭转了由美国主导的局面,极大提升了中国该学科在国际学界的影响力。因“对铁电学领域的技术创新、对中国电子陶瓷教育的领导作用,以及对国内和国际铁电学界的卓越贡献”,2002年姚熹被授予IEEE铁电学成就奖。

回顾过去,对于电子材料的创新,姚熹一再强调要坚持和善用马克思主义的辩证法,“想做好研究工作,要以辩证法作为正确的思想指导,要有勇于探索的精神、踏实肯干的作风、求真务实的态度、不怕艰苦的意志,还要有前沿意识和丰富的想象力”。对于电子材料未来发展,他常对弟子们语重心长地说:“做材料、做陶瓷要超越‘炒菜’思路,不是简单添加元素观察影响,而是追求科学问题简单化,如需要什么样的材料、应该从什么路线去寻找,或者发现一种新的物质,应该用什么样的论据判断它有什么应用,要探究事物的本质和内在机理。”

(作者单位:西安交通大学档案馆)


来源:《中国人才》杂志2024年第12期

编辑:肖潇 牛睿彬
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