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石大学术论文首次登上《SCIENCE》--记我校在金属纳米复合材料研究领域取得重要突破的崔立山教授研究团队

发布日期:2013-03-18 
     在世界顶级综合类学术期刊《Science》(《科学》)上,第一次出现了中国石油大学科研团队的名字。重质油国家重点实验室、理学院材料科学与工程系崔立山教授研究组作为第一作者单位撰写的论文“A Transforming Metal Nanocomposite with Large Elastic Strain,Low Modulus and High Strength”(《一种超大弹性应变、低弹性模量及高屈服强度的相变金属纳米复合材料》)刊发在3月8日出版的最新一期《Science》上,同期配发的还有美国著名科学家对该论文的专题评述文章。
    金属、陶瓷及高分子材料是人类广泛使用的三大类材料,然而,在它们的性能之间存在空白区,该空白区所对应的大弹性应变、高强度及低弹性模量性能一直是人类面临的挑战。长期以来,基于自由态纳米线具有超大弹性应变与超高强度的特征,科学家曾对其增强复合材料的性能,填补空白区寄予厚望。   然而,诸多研究表明,纳米线的本征力学性能在复合材料中的实现成为众所周知的“死亡之谷”,科学家们的“厚望”变得“令人失望”、“更加渺茫”、“不知是否可行”。
    崔立山教授研究团队的论文基于对金属纳米复合材料中两组元载荷传递在原子尺度上均匀性的猜想,首次提出了基体相变应变与纳米线弹性应变匹配的设计思想,采用共晶相变和单向大变形,获得了兼具超大准线弹性应变、高屈服强度及低弹性模量的新型金属纳米复合材料,首次发现纳米线的本征力学性能能够在大块材料中实现,跨越了所谓的“死亡之谷”,填补了三大类材料力学性能的空白区。
    令人期待的是,基于论文对原子尺度猜想的证实,有望赋予多种聚集态纳米线及表面纳米膜超大弹性应变,进而使其吸附、催化、磁性及电子输运(超导)等物化特性发生变化,从而对油气催化、光催化、超导、磁学及电学等研究领域产生重要影响。
    对于该研究成果,国际材料科学家给予了高度关注。两位《Science》期刊的审稿人均对论文给出了很高评价,认为“该稿件在许多方面均为伟大的工作,特别令人鼓舞的是,在已被认为成熟、难以取得突破的领域,取得了重大突破”,“是一篇跨学科论文,它对材料科学具有重大而新颖的贡献”。美国著名科学家在同期《Science》上撰文《采用设计获得优异性能》对该论文进行了专题评论,并以副标题形式指出该论文的学术价值“预示着材料设计新时代的到来”。
    崔立山教授表示,这篇论文是传统研究方向与新兴研究领域相融合的结果,是团队专注于学术创新辛勤努力的收获,同时也得益于学校对基础研究和国际学术交流合作的支持与推动。包括北京工业大学、美国Argonne国家实验室、澳大利亚西澳大学、西安交通大学、美国麻省理工学院在内的4个国家的12个研究单位参与了此项研究。崔立山教授指导的博士生郝世杰为论文第一作者,崔立山教授为责任作者,青年教师姜大强为第三作者。论文署名作者中还有材料系的杨峰、郑雁军两位青年教师和姜江、刘镇洋、王珊、于存、史晓斌、杜敏疏等6位博士研究生。
    美国的《Science》杂志一直致力于发表全球最优秀的科学研究成果,同英国的《Nature》杂志共同被誉为世界上两大最顶尖的科学杂志,代表了人类自然科学研究的最高水平。此篇论文的发表,是中国石油大学高水平论文取得突破的标志,对于提升学校的国际学术声誉意义重大。