搜索
材料科学与工程甘肃省重点学科建设与发展规划（2011——2015）兰州大学2012年1月材料科学与工程甘肃省重点学科建设与发展规划（2011——2015）一、基本情况（一）本学科已有的工作基础和水平兰州大学材料科学与工程学科点前身是国家教委批准的综合性大学首批材料科学试点专业。1990年在综合性大学中首批获得材料物理专业硕士学位授予权，1993年统一调整为材料物理与化学硕士专业。1993年经国家教委批准，开设材料物理、材料化学两个本科专业。1998年获材料物理与化学专业博士学位，同年材料科学与工程学科获硕士学位一级学科授予权，1999年获得材料学专业硕士学位授予权。兰州大学材料科学与工程学科依托兰州大学特殊功能材料与结构设计教育部重点实验室、兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室，利用“985经费”和“211经费”建设了兰州大学信息材料创新平台，该平台为该学科的发展提供大型仪器设备支撑，目前拥有包括高分辨透射电镜、场发射扫描电镜等总资产近1亿元的大型先进仪器设备。同时，学校其它院系的大型仪器平台也可以为该学科领域的发展提供及时的设备条件支撑。兰州大学材料科学与工程一级学科点的发展从国家和社会的需求出发，并且结合自身的优势，形成了无机发光材料、新型纳米材料、磁性材料以及纳米能源技术与功能纳米器件等五个特色鲜明的学科方向。磁性材料是我校的传统优势学科，我校该领域的研究处于国内先进水平。在纳米能源技术与功能纳米器件学科方向，我校在国内率先开展了纳米发电机的研究，并且与国际一流研究组合作紧密。同时，我校在新型纳米材料、无机发光材料以及电子薄膜材料这三个学科方向也做出了很多具有特色的研究工作，形成了各自的优势。在科研平台方面，本学科拥有磁学与磁性材料教育部重点实验室和特种功能材料教育部重点实验室。本学科点有科研及技术人员52人，其中教授16人，副教授11人。教师队伍中，国家杰出青年基金获得者2人，新世纪/跨世纪优秀人才4人，兰州大学萃英特聘教授2人。初步形成了老中青相结合，以中青年骨干为主的学科队伍。目前在校硕士生61人，博士生35人。教师与研究生一起形成了一个勤奋、团结、高效的研究团队。材料科学与工程学科先后承担国家、省部等各类科研项目80多项(其中国家级项目21项)，在SCI、EI刊物上发表学术论文357篇，部分论文发表在国际上引用最多的本学科国际权威学术刊物上，很多论文被国内外同行多次引用，部分论文发表在本学科领域的顶级国际学术刊物上，论文被国内外同行多次引用，根据ESI统计（2011年3月3日该数据库进行了最新更新，统计了2000年1月1日至2010年12月31日共11年的相关数据）我校材料类发表论文数在985高校排名第26位，篇均被引次数篇均被引次数在985高校排名第11位。先后省部级科技奖励2项。（二）本学科发展趋势经过多年的发展，兰州大学材料科学与工程一级学科在人才队伍、科研平台、学科方向以及科研成果等方面取得了突出的成绩，形成了明显的特色和优势。无机发光材料方面我们主要从事高亮度真空紫外发光材料及白光LED用发光材料的制备方法、结构和形貌与材料性能之间的关系的创新研究，取得了具有实质性进展的研究成果，开发了一系列具有潜在应用价值的发光材料，并在该领域与日本东北大学、秋田大学、美国犹他大学进行合作。同时开展极端条件下新材料的制备（如高温、高压，微波合成，水热合成等），在以上领域先后主持国家自然科学基金、科技部863计划、科技部重大基础研究计划前期专项、教育部科学技术研究重点项目基金、国家杰出青年基金等项目，并与企业开展科研合作，在实现科研成果的转化方面收到了良好效果。在新型纳米材料方向，制备了铜基、铁基、镍基、钴基、铁镍基纳米晶合金，对其微结构和力学、热学、磁学性能进行了研究。发现纳米合金的硬度比同成分非晶和粗晶合金高30%至300%，力学性能随晶粒尺寸的变化符合Hall-Petch关系。开发出了软磁性能优异的Ni-Fe基纳米软磁合金。制备了纳米晶Mn，发现了其正反Hall-Petch关系。成功制备了形状规则、直径可控的片状Co、Ni金属及Ni1−xFex、Co1−xFex、Ni1−xCox和Fe0.2(Co1−xNix)0.8合金纳米颗粒，确定了其静态磁性及其与取向的关系，澄清了形状、尺寸、成分、晶体结构对静态磁性的影响规律，发现片状磁性金属及合金纳米颗粒在微波波段呈多重共振行为。研究了多种体系的钙钛矿型稀土-碱土复合铁氧体相结构、晶体结构和电子结构，首次发现了连续变化的中间价态，提出“电子离域化”动态电子结构模型。运用随机理论，确定了电子离域化频率随温度的变化规律。制备了复合铁氧体纳米微粉及块体样品，发现了纳米复合铁氧体具有与单晶、常规多晶和非晶材料显著不同的磁性特点，为反铁磁结构的弱铁磁性。开发了分散良好的Al2O3、TiO2、ZrO2、Al2O3/ZrO2、Nb2O5等体系纳米粉体湿化学法制备技术。首次自主开发了“单分散纳米-氧化铝颗粒粉体(10nm)的制备方法”，解决了困扰纳米陶瓷研究多年的瓶颈问题。开发了动态控制烧结技术。首次采用动态控制烧结法（及相变辅助无压烧结方法）获得了高致密度细晶Al2O3、TiO2等纳米陶瓷。开展了新型纳米材料——纳米玻璃的初步研究。研究了通过塑性变形在大块金属玻璃和非晶条带中引入剪切带。在PdNiP大块金属玻璃和Zr基、Cu基金属玻璃条带中引入了间距在纳米量级的剪切带，澄清了自由体积、结构随应变量的变化规律，初步获得了金属纳米玻璃。建立了玻璃转变温度与弹性模量、平均融化温度的关系。近年先后在Appl.Phys.Lett.、Nanotechnology等期刊发表论文100多篇。获得授权发明专利2项。在磁性材料方面，先后针对磁性过渡金属永磁材料、低维磁性材料、高密度磁记录材料、高频磁性材料等材料进行研究，获得多项重要研究成果。针对低维磁性纳米线阵列材料的研究发现，可以通过多种手段调整材料中形状各向异性和磁晶各向异性的配合和竞争，从而有效改变材料的性能,对实际应用具有重要意义。进一步针对高频磁性材料的研究发现，通过对样品内部有效各向异性场的调制，不仅使材料的高频磁性实现大范围调控，还可以获得比传统材料更优异的性能。目前，我们在高频磁性材料等方面的研究不仅处于国内领先地位，在国际上具有先进水平,这也是本项目的重要特色之一。正是由于我们具有雄厚的基本磁性研究的历史和经验，曾主持和参加包括863、973、自然科学基金和总装备部基金在内的多项重要项目。纳米能源技术与功能纳米器件研究方向是本学科新成立的一个研究方向，目前优势在于充满活力的研究团队。学科带头人秦勇教授近年来一直从事纳米能源技术、功能纳米器件与自供能纳米系统领域的研究，参与完成了近几年纳米发电机发展过程中的多项重要研究工作，其中三项对纳米发电机的发展具有至关重要的推动作用，他对于纳米发电机的工作机理和发展趋势具有深刻的认识。同时，其研究团队在纳米线阵列传感器和纳米线阵列制备方面取得了系列成果。在相关领域，秦勇以第一作者发表Nature论文一篇，以第一作者和第二作者分别发表NatureNanotechnology论文各一篇，其他工作发表在NanoLetters、AdvancedMaterials、ACSNano、AdvancedFunctionalMaterials、JournalofPhysicalChemistryC、AppliedPhysicsLetters等高水平期刊上。2010年4月Science专门以NewsFocus的形式对纳米发电机的发展进行了报道，首张图片便是他今年3月份合作发表在NatureNanotechnology上的工作。（三）本学科与世界同类一流学科的差距从总体来看，我校材料科学与工程学科与世界同类一流学科相比在一些方面还有一定的差距。事实上，这种差距也是我国材料科学与世界同类一流学科的差距。这种差距主要表现为：虽然近些年来，大量留学生学成归来，国际交流的水平也大大提高，我们对世界前沿科学的掌握、发展动态的了解都大为改善，但是我们更多地还处在模仿学习阶段，有些研究领域内的原创性研究成果还需要理论和实践的进一步论证，影响世界材料科学走向的研究成果还有待于未来进一步开发。具体到我校，这种差距主要表现为：1）人员的国际化水平还有待于进一步提高。这主要表现为研究人员中，在国外获得博士学位的人员特别是在世界一流大学获得博士学位的人员还较少，这在一定程度上影响了国际化交流的层次。2）有影响的研究成果国际知名度还不够高。主要表现在，与国外知名的大学相比，目前本学科点在国际重要杂志上发表的成果较少，在国际一流杂志上发表的研究成果更少。（四）本学科的国家和地方需求分析近年来，兰州大学材料科学与工程学科的科研教学人员积极根据地方特色为国家重大科技项目在西北地区的设置提供重要的咨询意见，并参与甘肃省的地方科技发展规划。其中在2011年底根据国家发改委和甘肃省科技厅关于调整甘肃省稀土行业的若干意见征集而提出的《关于加强甘肃省稀土功能材料开发力度的报告》获得甘肃省政府和科技厅领导的实质性批复，且其中建议在甘肃省稀土龙头企业甘肃稀土新材料股份有限公司开展高性能稀土三基色紧凑型荧光灯生产线和稀土磁性材料生产线等项目的建议得到甘肃稀土新材料股份有限公司的肯定和采纳。此外，参与陕西彩虹公司为主的等离子显示器发光材料的国家行业标准制定。本学科科研教学人员还积极加强产学研结合、技术成果转化，为产业发展提供技术支持。主要有：与厦门通士达新材料股份有限公司签署了全面合作协议并开展灯用发光材料方面等的产学研合作；与甘肃省大型国企金川公司开展光催化材料方面的产学研合作；与上海贵雅橱柜有限公司开展人造石及建筑装饰材料方面的产学研合作等。通过与企业的合作，实现了科研技术成果的转化，申请并获得发明及新型实用专利多项，为个企业的发展提供了技术支持。二、发展思路及建设目标（一）发展思路到2015年，我校材料科学与工程学科继续缩小与国际先进水平的差距。本学科以材料科学为基础，大力发展材料工程领域。在科研上，大力学习、吸收和借鉴国际上前沿的理论和方法，提升我校材料科学与工程学科研究和创新能力，在重大理论和方法研究上有所突破，在一到两个专业方向领域内获得国际水准的研究成果。由于资源有限，为了实现上述目标，我们必须首先分析自己比较优势，凝练重点发展的学科方向，多方面筹集资金加大投入，吸引高水平的优秀人才，加强师资队伍建设，提高人才的国际化程度；继续推进教学内容与方式的改革，改进研究生，尤其是博士研究生的培养机制，培养一流的学生；大力开展与国内外学术机构及实际部门的学术交流与合作，积极探索建立充满活力的务实和开放性的科研机制；重视基础理论研究、追逐学术前沿，力图获得一系列标志性的成果；完善学术考核机制，支持基础理论研究；改善人才培养机制，改革研究生的奖学金资助模式。（二）建设目标整体目标通过该学科的建设，建设好材料科学研究平台，将重点建设的四个方向推向一个新高度，科研成果有新突破，达到与国际前沿的水平，个别方向达到国内领先水平。形成一支国内知名的学术梯队，科学研究、人才培养、学科管理水平达到国内先进水平。形成一到两个国内知名的学科方向，做出一些国际领先的科研成果，部分科研骨干达到国内知名的水平。通过加强与国际领军研究组的合作进一步提高该一级学科的国际合作与交流水平。具体方向目标无机发光材料方向：在PDP和无汞灯用发光材料方向，制备出红、绿、蓝三基色PDP用发光材料，进一步提高它的发光峰值波长，解决半宽度的问题(特别是红色发光材料)，使材料的性能达到实用；缩短发光材料的余辉时间，以改善PDP画面的滞后效应，特别是绿色发光材料，使其延迟(余辉)时间小于5ms(蓝色为1ms，红色为6ms，目前的绿色为14ms)；解决在真空紫外线下即等离子条件下发光材料的分解问题，特别是蓝色发光材料的不稳定性这个关键问题。建立相应的测试设备。关于长余辉发光材料，在已有的工作基础上，深入开展新型蓝色、特别是红色长余辉发光材料的基础及应用研究。新型纳米材料方向：完善纳米材料及新型材料