履歷
1995年6月吉林大學(xué)材料科學(xué)系材料科學(xué)專(zhuān)業(yè)畢業(yè),獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位;
1998年6月南京大學(xué)物理系凝聚態(tài)物理專(zhuān)業(yè)畢業(yè),獲理學(xué)碩士學(xué)位;
2002年4月中國(guó)科學(xué)院研究生院,上海技術(shù)物理研究所微電子與固體電子專(zhuān)業(yè)畢業(yè)(在職),獲理學(xué)博士學(xué)位。 1998年8月至2004年2月在中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所紅外物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工作,歷任研究實(shí)習(xí)員、助理研究員、副研究員;
2004年3月至2004年8月在德國(guó)馬普微結(jié)構(gòu)物理研究所做洪堡學(xué)者;
2004年9月至2006年8月在日本東京工業(yè)大學(xué)應(yīng)用陶瓷研究所做日本學(xué)術(shù)振興會(huì)外國(guó)人特別研究員;
2006年10月至2016年4月在同濟(jì)大學(xué)功能材料研究所/材料科學(xué)與工程學(xué)院工作,教授/上海高校特聘教授(東方學(xué)者)、博導(dǎo);
2016年5月起在東華大學(xué)功能材料研究所工作。獲得中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)獎(jiǎng)特別獎(jiǎng)和全國(guó)百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)、獲聘上海高校特聘教授(東方學(xué)者)、入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃和上海市浦江人才計(jì)劃。
主要研究方向
1.鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物功能材料基因組學(xué)
2.高溫磁電、壓電多重鐵性新材料
3.壓電陶瓷材料器件一體化技術(shù)
4.結(jié)構(gòu)相變和納米結(jié)構(gòu)鐵電、光電信息材料
主要研究成果
1.鐵酸鉍基多重鐵性陶瓷材料的損耗與結(jié)構(gòu)相變研究。BiFeO3的高溫鐵電和高溫多重鐵性(multiferroicism)近年來(lái)讓人愛(ài)恨交加,制備單相、高阻、低損耗BiFeO3樣品是材料工作者面臨的巨大挑戰(zhàn)。本課題組發(fā)展了基于多元固溶體原理的組合元素?fù)诫s替代技術(shù)、提高了BiFeO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)相的熱力學(xué)穩(wěn)定性,澄清了BiFeO3陶瓷低電阻、高介電損耗的空位機(jī)制。成功制備了系列高阻改性鐵酸鉍基陶瓷樣品,發(fā)現(xiàn)了豐富的鐵電、磁、晶體結(jié)構(gòu)相變特性,首次發(fā)現(xiàn)了一個(gè)負(fù)熱膨脹系數(shù)的鐵彈中間相。采用材料基因組數(shù)據(jù)挖掘方法建立了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物鐵電相變居里溫度、結(jié)構(gòu)相變溫度與原胞元素約合質(zhì)量(μ)間的定量關(guān)系:TC=a+bμ+cμ;并從結(jié)構(gòu)相變理論揭示了它們的內(nèi)在關(guān)系以及決定鐵性相變性質(zhì)的主導(dǎo)因素。用T=a+bμ+cμ關(guān)系定量地描述了Bi1-xLaxFe1-yTiyO3、Pb0.6-xCaxBi0.4(Ti0.75Zn0.15Fe0.1)O3、BiFeO3-Bi(Zn0.5Ti0.5)O3-PbTiO3等體系的鐵電相變溫度、晶體結(jié)構(gòu)相變溫度與約合質(zhì)量的關(guān)系。在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電材料中采用材料基因組自旋工程構(gòu)筑了亞鐵磁序和寄生鐵磁序,鐵磁相變居里溫度在室溫以上可調(diào)。已在高溫多重鐵性陶瓷新材料研究方面奠定了堅(jiān)實(shí)的物理化學(xué)基礎(chǔ)并實(shí)現(xiàn)了突破,高壓電、磁電性能多重鐵性新材料的研發(fā)收獲可期。
2.高溫、高壓電性能鐵電陶瓷新材料。對(duì)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)BiFeO3-Bi(Zn0.5Ti0.5)O3-PbTiO3三元固溶體,發(fā)展了調(diào)控材料體積熱膨脹系數(shù)制備機(jī)械性能優(yōu)良的高溫、高壓電性能鐵電陶瓷新材料的理論和技術(shù),得到居里溫度高達(dá)700C、具有結(jié)構(gòu)相界的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電壓電陶瓷新材料體系。采用材料基因組數(shù)據(jù)挖掘方法發(fā)現(xiàn)并理論論證了鐵電陶瓷壓電常數(shù)d33與介電常數(shù)ε33的定量關(guān)系:d33=aε33-bε33,高壓電性能鐵電陶瓷新材料的研發(fā)和評(píng)估指明了方向。在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)BF-BZT-PT和BF-BZT-BT三元固溶體中通過(guò)構(gòu)建結(jié)構(gòu)相界,分別獲得了與鎢青銅結(jié)構(gòu)偏鈮酸鉛、層狀類(lèi)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈦酸鉍體系相等居里溫度、但壓電性能更優(yōu)的新材料。同時(shí),實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這些三元固溶體的結(jié)構(gòu)相界位置、居里溫度和壓電性能都表現(xiàn)出復(fù)雜的晶粒尺寸效應(yīng)。結(jié)構(gòu)相界雖然本質(zhì)上有利于獲得高壓電活性,但晶粒尺寸、殘余內(nèi)應(yīng)力等外在因素對(duì)壓電活性存在顯著的影響。實(shí)驗(yàn)確定了鐵酸鉍基系列鐵電陶瓷材料中殘余張應(yīng)力與負(fù)熱膨脹系數(shù)鐵彈中間相的關(guān)系和對(duì)鐵電極化反(旋)轉(zhuǎn)的釘扎效應(yīng),提出了后續(xù)熱處理等清除殘余應(yīng)力的方案。現(xiàn)正在進(jìn)一步發(fā)展材料制備技術(shù)以制作低應(yīng)力、低缺陷濃度、大晶粒尺寸鐵電壓電陶瓷,為鐵酸鉍基高溫、高壓電活性鐵電陶瓷新材料的開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用積極工作。
3.巨各向異性Pb0.6-xCaxBi0.4(Ti0.75Zn0.15Fe0.1)O3鐵電壓電陶瓷新材料。研發(fā)出一種具有優(yōu)良機(jī)械強(qiáng)度、大結(jié)晶學(xué)各向異性的Pb0.6Bi0.4(Ti0.75Zn0.15Fe0.1)O3鐵電壓電陶瓷新材料,室溫耐壓強(qiáng)度超過(guò)8kV/mm,居里溫度705C、介電常數(shù)εr= 200。通過(guò)Ca替代Pb實(shí)驗(yàn),初步證實(shí)了應(yīng)變能對(duì)極化反(旋)轉(zhuǎn)的限制作用,15%Ca替代時(shí)d33提高到了58pC/N、εr= 270、tanδ= 2.1%、kt= 0.30、kp→ 0.00、Qm= 30、Nt= 1860Hzm、TC= 325C;18%Ca替代時(shí):d33= 80pC/N,εr= 380,kt/kp→μ,Qm= 50,TC= 237C。Pb0.6-xCaxBi0.4(Ti0.75Zn0.15Fe0.1)O3材料的壓電性能優(yōu)于改性鈦酸鉛各向異性鐵電壓電陶瓷材料,為應(yīng)用提供了更大的性能調(diào)控空間。
4.鐵電壓電陶瓷材料器件一體化新技術(shù)。發(fā)展了基于固相反應(yīng)低熔點(diǎn)共熔(eutectic)行為理論的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物的本征低溫?zé)Y(jié)技術(shù),在PbTiO3-PbZrO3-Bi(Zn0.5Ti0.5)O3、PbTiO3-PbZrO3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Bi(Zn0.5Ti0.5)O3、PbTiO3-BiFeO3-Bi(Zn0.5Ti0.5)O3等鈣鈦礦結(jié)構(gòu)三(多)元固溶體中,發(fā)明了三種具有本征低燒結(jié)溫度特性的鐵電壓電陶瓷新體系,探索了不同摻雜元素對(duì)壓電性能的影響。對(duì)于上述壓電陶瓷材料,委托西安康弘新材料科技公司,采用他們的工藝進(jìn)行了層疊壓電陶瓷作動(dòng)器加工,成功試制了與Ag電極材料共燒多層壓電陶瓷作動(dòng)器。針對(duì)鐵電壓電陶瓷的脆性弱點(diǎn),采用不同微量元素組合添加,已在PMnN-PMnS-PZT、PMgN-PZT、PMgN-PZN-PZT等多種體系中實(shí)現(xiàn)了壓電陶瓷的穿晶斷裂,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):斷裂模式不僅與微量添加元素相關(guān)、還與壓電陶瓷的主成分、晶粒尺寸等因素密切相關(guān)。
5.高致密偏鈮酸鉛高溫鐵電壓電陶瓷材料技術(shù)。偏鈮酸鉛鐵電壓電陶瓷具有高使用溫度、大各向異性、低機(jī)械品質(zhì)因數(shù)等特點(diǎn),在石油測(cè)井、水聲、無(wú)損檢測(cè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。偏鈮酸鉛基鐵電壓電陶瓷應(yīng)用的主要障礙是陶瓷燒結(jié)不致密,具有疏松的顯微組織結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致材料機(jī)械強(qiáng)度差、極化困難、成品率低、一致性差、重復(fù)性低等問(wèn)題,嚴(yán)重制約了偏鈮酸鉛基壓電陶瓷材料與器件在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)與應(yīng)用。美國(guó)產(chǎn)品的妙處就在于很好的解決了這一問(wèn)題,奠定了其在換能器研制與應(yīng)用方面的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和壟斷地位!本人采用組合元素?fù)诫s技術(shù),獲得了高致密顯微組織結(jié)構(gòu)的偏鈮酸鉛壓電陶瓷。一方面證明了美國(guó)偏鈮酸鉛壓電陶瓷制品的優(yōu)勢(shì)之所在,另一方面也解決了國(guó)產(chǎn)化的問(wèn)題。優(yōu)選出了一個(gè)材料配方:TC~ 500C;d33= 90pC/N;ε33/ε0= 300;kt= 0.35;Qm= 15;Nt= 1578Hzm。已向兄弟單位提供小批量25mm陶瓷元件,用于研制石油測(cè)井超聲換能器。
獲獎(jiǎng)與榮譽(yù)
1.2008年上海高校特聘教授(東方學(xué)者)計(jì)劃
2.2007年教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃
3.2007年上海市浦江人才計(jì)劃
4.2004年德國(guó)洪堡學(xué)者
5.2004-2006年日本學(xué)術(shù)振興會(huì)外國(guó)人特別研究員
6.2004年度全國(guó)百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)
7.2005年度上海市研究生優(yōu)秀成果(學(xué)位論文)
8.2002年度中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)獎(jiǎng)特別獎(jiǎng)
9.2001年度上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)(第五完成人)
主持/參加科研項(xiàng)目及人才計(jì)劃項(xiàng)目:
1.中央高;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(同濟(jì)大學(xué)),鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物離子剪裁原理與電學(xué)特性研究、2011/07-2013/06、20.0萬(wàn)元、已結(jié)題、主持。
2.國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(蘇州職業(yè)大學(xué)負(fù)責(zé)),50875181、基于層疊式壓電陶瓷作動(dòng)器的直線(xiàn)型超聲電機(jī)研究、2009/01-2011/12、31.0萬(wàn)元、已結(jié)題、參加。
3.東方學(xué)者(上海高校特聘教授),2009/01-2011/12,材料學(xué)。
4.教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃,NCET-07-0624、新型高溫壓電、磁電功能材料與器件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、2008/01-2010/12、50.0萬(wàn)元、已結(jié)題、主持。
5.上海市浦江人才,07pj14087、新型高溫壓電、磁電功能材料設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、2007/10-2009/09、30.0萬(wàn)元、已結(jié)題、主持。
6.教育部百優(yōu)作者專(zhuān)項(xiàng),200744、高溫單相磁電多重鐵性材料的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、2007/01- 2009/12、42.0萬(wàn)元、已結(jié)題、主持。
7.國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金,10304021、納米鐵電材料的量子特性研究、2004/01-2006/12、30.0萬(wàn)元、已結(jié)題、主持。
教學(xué)工作
本科教學(xué):主講《無(wú)機(jī)功能材料》熱與機(jī)械性能部分;
碩士教學(xué):主講《材料科學(xué)導(dǎo)論》、《無(wú)機(jī)功能材料化學(xué)》、《多重鐵性材料物理》、《陶瓷導(dǎo)論》、《固體物理》;
博士教學(xué):主講《材料的結(jié)構(gòu)與性能》磁性部分。
代表著述
1.Jian Yuand Junhao Chu, Progress and prospect for high temperature single phase magnetic ferroelectrics,科學(xué)通報(bào), 53(14), 2097-2112 (2008) .
2.Linlin Zhang, andJian Yu*,Robust insulating La and Ti co-doped BiFeO3multiferroic ceramics,J. Mater. Sci.: Mater. Electron.27,(2016).DOI:10.1007/s10854-016-4895-5
3.Linlin Zhang, andJian Yu*, Residual tensile stress in robust insulating rhombohedralBi1-xLaxFe1-yTiyO3multiferroic ceramics and its ability to pin ferroelectric polarization switching,Appl. Phys. Lett.106, 112907(2015).
4.Linlin Zhang,Jian Yu, and Mitsuru Itoh, Structural phase transitions of robust insulatingBi1-xLaxFe1-yTiyO3multiferroics,J. Appl. Phys.115, 123523 (2014).
5.Jian Yu, Feifei An, and Fei Cao, Ferroic phase transition of tetragonal Pb0.6-xCaxBi0.4(Ti0.75Zn0.15Fe0.1)O3ceramics: Factors determining Curie temperature,Jpn. J. Appl. Phys.53, 051501(2014).
6.Linlin Zhang, XianboHou andJian Yu,Ferroelectric and piezoelectric properties of high temperature (Bi,La)FeO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-PbTiO3ceramicsatrhombohedral/tetragonal coexistent phase,Jpn. J. Appl. Phys.54, 081501 (2015).
7.XianboHou, andJian Yu, Perovskite-structured BiFeO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-PbTiO3solid solution piezoelectric ceramics with Curie temperature about 700C,J. Am. Ceram. Soc.96(7), 2218-2224 (2013).
8.Feifei An andJian Yu*, Electrical properties of high Curie point Pb0.6Bi0.4(Ti0.75Zn0.15Fe0.10)O3ceramics.J. Am. Ceram. Soc.93(6), 1569-1571 (2010).
9.Yang Lin, Linlin Zhang, andJian Yu,Piezoelectric and ferroelectric property in Mn-doped 0.69BiFeO3-0.04Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-0.27BaTiO3lead-free piezoceramics,J. Mater. Sci.: Mater. Electron.27(2), 1955-1965(2016).
10.Yang Lin, Linlin Zhang, WeilinZheng, andJian Yu, Structural phase boundary of BiFeO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-BaTiO3lead-free ceramics and their piezoelectric properties,J. Mater. Sci.: Mater. Electron.26(10), 7351-7360 (2015).
11.RuifangYue, XianboHou, Wenze He andJian Yu,Piezoelectric Properties of Fine-Grained Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr,Ti)O3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3Quaternary Solid Solution Ceramics,Jpn. J. Appl. Phys.52(6), 061502 (2013).
12.J. Yu, X. J. Meng, J. L. Sun, Z. M. Huang,et al., Optical and Electrical Properties of Highly (100)-Oriented PbZr1-xTixO3Thin Films on the LaNiO3Buffer Layer,J. Appl. Phys.96(5), 2792-2799 (2004).
13.J. Yu, Z. M. Huang, X. J. Meng, J. L. Sun, et al.,Infrared optical properties of LaNiO3-platinized silicon and PbZrxTi1-xO3-LaNiO3-platinized silicon heterostructures,Appl. Phys. Lett.78(6), 793-795 (2001)
14.J. Yu, J. L. Sun, J. H. Chu, and D. Y. Tang, Light emission properties in nanocrystalline BaTiO3,Appl. Phys. Lett.77(18), 2807-2809 (2000).
15.Jian Yuand JunhaoChu,Nanocrystalline Barium Titanate, inEncyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology,vol.17, pp27-64, ed. by H. S. Nalwa, American Scientific Publishers,(2011).
專(zhuān)利
1.于劍,高溫單相亞鐵磁-鐵電多重鐵性陶瓷材料及其制備方法,中國(guó),專(zhuān)利授權(quán)號(hào):ZL 2008 1 0035703.2授權(quán)公告日:2011.06.22
2.于劍,具有低溫?zé)Y(jié)特性的鐵電陶瓷、工藝方法及應(yīng)用,中國(guó),專(zhuān)利授權(quán)號(hào):ZL2008 1 0035704.7授權(quán)公告日:2012.02.29
代表性學(xué)術(shù)會(huì)議
1.Jian Yu, Linlin Zhang, XianboHou, Yang Lin, WeilinZheng, Materials genome approach for novel perovskite-type ferroelectrics with high Curie temperature and piezoresponse (invited), The 7th Japan-China Symposium on Ferroelectric Materials and Their Applications, Aug. 26-29, 2015, Beijing, China.
2.Jian Yu, and Linlin Zhang, Ferroic structural phase transitions in insulating multiferroic BiFeO3-based Ternary Solid Solutions (invited), The Joint Conference of 9th Asian Meeting on Ferroelectrics & 9th Asian Meeting on Electroceramics Oct. 26-30, 2014, Shanghai, China
3.Yang Lin, and Jian Yu, Preparation and multiferroic properties of high temperature BiFeO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-BaTiO3lead-free ceramics (oral), The Joint Conference of 9th Asian Meeting on Ferroelectrics & 9th Asian Meeting on Electroceramics Oct. 26-30, 2014, Shanghai, China
4.張林林,侯現(xiàn)博,于劍,新型高溫高性能BiFeO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-PbTiO3鐵電壓電陶瓷(oral),第十五屆全國(guó)電介質(zhì)物理、材料與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議,2014年5月24-26日,湖南湘潭.
5.Jian Yu, Linlin Zhang, and XianboHou, High Insulating Modified-BiFeO3Multiferroic Ceramics (oral), at the 8th Asian Meeting on Electroceramics (AMEC-8), July 1-5, 2012 Penang, Malaysia.
6.XianboHouandJian Yu, Piezoelectric Properties of High Temperature Perovskitestructured 0.35PbTiO3-0.15Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-0.5(Bi1-xLax)FeO3Ceramics (oral), at the 8Asian Meeting on Electroceramics (AMEC-8), July 1-5, 2012 Penang, Malaysia.
7.Jian Yu, Linlin Zhang, and XianboHou, High temperature multiferroic compounds: from BiFeO3to Bi2FeCrO6(poster), Nature Conference “Frontiers in Electronic Materials”, June 17-20, 2012, Aachen, Germany.
8.JianYuandXianboHou, High temperature perovskite-structured BiFeO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3- PbTiO3piezoelectric ceramics (oral), The 4th Japan-China Symposium on Ferroelectric Materials and Their Applications, Nov. 7-10, 2012, Matsushima, Miyagi, Japan.
9.張林林,于劍,高阻Bi1-xLaxFe1-x/2Tix/2O3陶瓷的制備與性能研究(oral),中國(guó)材料大會(huì)2012年會(huì), 2012年7月13-18日,山西太原.
10.RuifangYue, XianboHou, andJian Yu, Monolithic technology of soft-type piezoceramic transducer (oral), at the 12European Meeting on Ferroelectricity, Bordeaux France, on Jun. 26-Jul.1, 2011.
11.Jian Yu, FeifeiAn, Tingting Wang, Wenze He. Phase Transition of Pb0.6Bi0.4(Ti0.75Zn0.15Fe0.1)O3-based Solid Solutions (oral), 7th Asian Meeting on Ferroelectricity and 7th Asian Meeting on ElectroCeramics, June 28-July 1, 2010, Jeju, Korea.
12.Jian Yu, Magnetic Properties of Novel High Temperature Perovskite-Type Single-Phased Magnetoferroelectrics, (oral)A joint meeting of 12th Int. Meeting on Ferroelectricity and 18th IEEE Int. Symp. on Applications of Ferroelectrics, Aug. 23-27, 2009 Xi’an, China.
13.于劍,高溫單相磁電多重鐵性材料設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)(邀請(qǐng)報(bào)告),2008年第十二屆全國(guó)電介質(zhì)物理、材料與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議,西安交通大學(xué), 2008年4月18-20日. 多重鐵性材料分會(huì)主持.
14.Jian Yu,Pressureless Low Temperature Sintering PZT Ceramics for Ultrasonic motors (invited),The 4International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in ActuatorsSept. 12-14, 2007,Nanjing, China.
15.于劍,高溫單相磁電多重鐵性材料設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)(口頭報(bào)告), 2007年中國(guó)物理學(xué)會(huì)秋季會(huì)議, 南京大學(xué), 2007年9月18-20日.