2018年12月15日 星期六
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公示信息
关于2017年度中国复合材料优秀博士学位论文的公示
来源: 中国复合材料学会 时间: 2018-08-27 浏览: 2119

经有关理事及相关单位推荐,通过资格审查、通讯评审和专家评审,现将2017年度中国复合材料优秀博士学位论文及提名奖予以公示,获奖名单详见附件。公示期为2018年8月27日至2018年9月5日,共10天,公示期间,如有异议,可向中国复合材料学会实名反映,并提供联系方式和证明材料。

 

联系人:韩媛媛

联系电话:010-82026320

联系邮箱:hanyuanyuan@csfcm.org

地址:北京市海淀区花园路甲2号金尚嘉园1号楼1单元

中国复合材料学会

2018年8月27日


附件

2017年度中国复合材料优秀博士学位论文及提名奖获奖名单

一、2017年度中国复合材料优秀博士学位论文(排名不分先后)

姓  名

博士学位授予单位

论文题目

程新兵

清华大学

固态电解质膜保护下的金属锂骨架结构负极

李玮洁

北京交通大学

变密度炭化复合材料的热防护模型及其数值模拟

李  赞

上海交通大学

仿生构型石墨烯/铝基复合材料制备与性能研究

姚辽军

西北工业大学

复合材料层间I型静态及疲劳断裂机理研究

徐宝升

哈尔滨工业大学

ZrB2基陶瓷改性碳粘结碳纤维复合材料及其抗氧化涂层

研究

二、2017年度中国复合材料优秀博士学位论文提名奖(排名不分先后)

姓  名

博士学位授予单位

论文题目

朱静怡

东华大学

树状大分子杂化的纳米平台的设计及其肿瘤诊疗应用

程虎虎

北京理工大学

石墨烯基多维度结构组装材料及其在仿生驱动、能源领域的应用研究

吴  昊

哈尔滨工业大学

钛基层状复合材料的反应合成及其室温变形机制研究

张树辰

北京大学

手性可预测的单壁碳纳米管水平阵列的控制生长方法研究

孙方方

河海大学

复合材料格珊夹芯结构的试验研究与理论分析


2017年度中国复合材料优秀博士学位获奖论文主要创新点及学术影响简介

一、《固态电解质膜保护下的金属锂骨架结构负极》

1. 提出双层复合负极策略制备高效金属锂负极,即高效负极骨架结构的设计和负极表面稳定固态电解质界面层的构筑,分别起到抑制枝晶生长和降低副反应的作用;

2. 采用多硫化锂和硝酸锂的复合添加剂,二者耦合诱导形成稳定可移植的固态电解质界面层,提高锂离子在界面处的传输能力,获得优异的全电池性能;

3. 设计金属锂负极骨架,使其具有导电性和亲锂性,既能抑制枝晶生长,又可以降低电池极化,提高电池能量效率和循环寿命。

基于该论文的学术思想,以第一作者身份在Chem Rev, Chem, Nat Commun, Adv Mater, Angew Chem Int Ed, ACS Nano, Adv Funct Mater, Energy Storage Mater等国际学术期刊上共发表SCI论文21篇,5篇入选ESI高被引数据库,1篇入选2014年中国百篇最具影响国际学术论文。相关合作论文总引用2391次,H因子26。美国化学工程师学会MAC工程奖、Science Advances高级主编、康奈尔大学L Archer教授在Nature Energy综述中正面引用作者论文时指出:“这是基础角度的重要发现”。电解质研究先驱/SEI模型的提出者、JES副主编、以色列Bar-Ilan大学Aurbach教授引用作者论文时指出:“采用FEC原位形成的SEI保护金属锂,赋予电池高容量和高倍率”。金属锂负极权威专家、Nano Lett副主编、美国斯坦福大学崔屹教授指出:“可移植固态电解质的方法实现了金属锂的更加稳定循环”。


二、《变密度炭化复合材料的热防护模型及其数值模拟》

炭化复合材料热防护模型及数值方法是保障超高音速飞行器安全的核心技术。本论文从炭化复合材料热解与烧蚀机理出发,完善了极端环境下变密度炭化复合材料热防护理论体系,构建了适用于返回舱热环境的变密度炭化复合材料热解面与热解层模型,攻克了多界面移动与多物理场耦合引起的非线性模型求解难题,提出了静态坐标系下热防护模型的数值计算新方法,搭建了高超音速气动热环境下材料热防护仿真软件平台,支持了大规模热-流-化学-烧蚀多场耦合模型的数值模拟计算与热防护材料性能评估,揭示了返回舱再入过程中变密度炭化复合材料热响应的规律,发现了防热层密度的变化能够提高防热效率,有效解决了返回舱防热层轻量化设计的工程问题。

论文作者已发表有关SCI论文15篇,申请发明专利1项,获得软件著作权1项。论文研究有力促进了复合材料、传热学、气动热力学、燃烧、物理化学、数值传热、数值分析等多学科交叉,该成果对极端环境下炭化复合材料烧蚀性能评估具有重要的科学意义,对飞行器热防护优化设计具有工程应用价值。


三、《仿生构型石墨烯/铝基复合材料制备与性能研究》

纳米增强相/金属基复合材料的强度-塑(韧)性倒置关系矛盾成为制约金属基复合材料体系发展的突出问题。启迪于自然结构材料的构型强韧化优势,本论文将仿生构型引入金属基复合材料体系中,通过仿生构型的韧化效果实现金属基复合材料强韧性能匹配。以石墨烯/铝复合材料体系为代表,利用复合粉末组装思想制备仿生构型石墨烯/铝复合材料块体,阐明复合材料的力学特性和强韧化特点,并系统地研究仿生构型在金属基复合材料体系的强韧化机理,为仿生构型金属基复合材料强韧化力学性能实现提供研究思路与分析框架。同时,利用仿生复合化工艺在微观至宏观尺度的普适性及可控性方面的优势,探究了制备具有不同增强相与基体相类型、不同基体尺度、更复杂多级结构的仿生构型纳米增强相/金属基复合材料块体样品的可行性。旨在通过对仿生构型石墨烯/铝复合材料体系在制备、表征、分析等方面的系统化研究,为具有高强、高韧力学性能的仿生构型金属基复合材料体系提供研究思路与技术途径。

作者在攻读博士学位期间发表了以Nano Letters (IF=12.712)为代表的多篇具有重要学术价值的论文,论文引用次数至今已达130余次,体现出该研究具有很强的前沿性与重要性。


四、《复合材料层间I型静态及疲劳断裂机理研究》

针对复合材料I型静态层间断裂问题,将试验研究、理论分析和数值模拟分析相结合,明确了纤维桥联对复合材料层间断裂特性的影响规律,揭示了复合材料静态分层扩展的微观损伤机理,明确了影响纤维桥联强弱的主要因素及机制,建立了纤维桥联作用下的复合材料静态分层扩展数值模拟模型。针对复合材料I型疲劳分层扩展问题,首先基于唯象的方法,采用传统Paris疲劳分层扩展准则对纤维桥联作用下的疲劳分层扩展规律进行分析,明确纤维桥联对疲劳分层扩展的影响,进而提出了考虑纤维桥联影响的疲劳分层扩展经验模型;其次,基于断裂力学相似性原理和能量平衡的观点,结合损伤机理分析,揭示了纤维桥联在疲劳分层扩展中的作用机理,进而提出一个新的疲劳分层扩展准则对纤维桥联作用下复合材料的疲劳分层扩展规律进行研究。

作者的相关研究成果已发表于复合材料及疲劳领域权威顶级期刊之上,引起国内外学者的关注和好评。其中,英国皇家科学院院士、皇家工程院院士Kinloch教授对作者的研究给予了积极的评价和引用,并邀请作者共同撰写相关的学术论文。欧洲科学院院士、欧洲结构完整性委员会主席Banks-Sills教授在其研究论文中对于作者的研究成果给予了积极的肯定。累计发表学术论文 20 余篇,其中 SCI 论文 13 篇,6 篇 SCI 论文发表于中科院JCR 一区期刊之上。


五、ZrB2基陶瓷改性碳粘结碳纤维复合材料及其抗氧化涂层研究》

1. 创新性地的提出了SiC粉体改性短切碳纤维骨架的新思路:分散-吸附法。改变了传统陶瓷粒子在纤维中的单纯分散的思路,创新性的提出了改性纤维和粒子表面的化学官能团,从而使得粒子均匀的吸附到纤维表面,确保了陶瓷粉体在短切碳纤维浆料中的高分散性和高稳定性,为陶瓷粉体改性碳纤维提供了新途径。

2. 创新性的直接利用ZrB2聚合物先驱体裂解时所产生的含碳气体为碳源来原位自生长CNTs,得到了一步合成CNTs强韧化陶瓷基复合材料改性CBCF的新方法。揭示了CNTs强韧化多孔CBCF的强韧化机理,即在揭示纳米管拔出、桥联等常规纳米强韧化机制基础上,首次发现CNTS的拉伸断裂机制和不一致断裂机制。

3. 突破传统的包埋法,采用低温微氧快速烧结方法成功在陶瓷改性的碳骨架复合材料表面制备了耐高温抗氧化复合陶瓷涂层,所得的涂层具有高发射率和优异抗氧化抗烧蚀性能。

本论文工作授权国家发明专利5项,以第一作者和通讯作者发表SCI论文共计12篇,其中在本领域权威期刊Carbon、J. Am. Ceram. Soc.、Surf. Coat. Technol.上发表论文各1篇,所研究的成果得到了国内外著名研究机构(如伦敦大学、印度理工学院、大连理工大学、西安交通大等)的著名学者和同行的广泛正面引用与高度评价。目前作者担任Carbon, J. Am. Ceram. Soc.、J. Eur. Ceram. Soc.、Surf. Coat. Technol.、Corros.SCI.等著名期刊审稿人。


六、《树状大分子杂化的纳米平台的设计及其肿瘤诊疗应用》

基于现代医学造影剂及分子药物存在较多缺点:①造影剂血液半衰期短;②稳定性和生物相容性较差;③药物对正常细胞及组织具有毒副作用;④对病灶区域无特异性;⑤小分子化学药物具有一定的疏水性等。因此,需要找到一个合适的纳米载体平台既可以将造影剂的诊断作用和药物的治疗作用有机地结合起来,又可以改善医学造影剂及药物的种种缺点,形成多功能的诊疗探针复合体用于癌症的早期诊断及治疗。基于树状大分子优良的理化性质:①内部有空腔结构可用于包裹无机纳米颗粒、络合分子药物;②表面有众多的功能基团可进行多功能修饰。以上性质可改善其性能形成尺寸可控、生物安全性能高、且易于从生物体内代谢出去的纳米诊疗材料。

该学位论文以此为依据,制备出一系列的基于树状大分子的有机无机杂化纳米材料用于癌症的早期诊断与治疗以改善商业化造影剂及分子药物的种种缺陷。值得一提的是首次将放射性核素碘-131与功能高分子结合,突破了放射性核素碘-131与小分子肽类物质结合在体内进行短时SPECT成像及病灶部位低治疗效率的局限。该种纳米诊疗体系的构建及其体内体外成像治疗效果的研究,为将来探索新型集诊断与治疗为一体的纳米体系提供了思路,推进了功能化有机无机纳米材料未来的潜在发展。作者共发表论文25篇,以第一作者身份发表论文13篇,前三作者发表论文影响因子合计49.708。

 

七、《石墨烯基多维度结构组装材料及其在仿生驱动、能源领域的应用研究》

本论文系统的研究了石墨烯基材料的维度调控和结构组装,开发了一系列新型的多功能石墨烯基复合材料,并成功应用在仿生驱动、能源转换和存储等领域。

主要创新点:

1. 利用激光微加工改性等手段,开发了不对称结构石墨烯/氧化石墨烯复合纤维、螺旋结构石墨烯纤维、石墨烯薄膜等,它们能够将外界湿度变化转换为材料的机械能。首次构建了可以爬行的纤维状的“机器人”,可以高速旋转的纤维状“马达”,利用湿气变化发电的新型能源器件等。相关工作发表在了权威学术刊物Adv. Mater.,Angew. Chem. Int. Ed,ACS Nano等,并被顶级刊物Nature Materials,Chemistry World,Wiley Views广泛关注报道。

2. 发展了一种利用激光快速还原制备大规模石墨烯的方法,500cm3体积块体复合材料的制备时间<1s,同时能够实现对石墨烯组装体的掺杂、复合改性。 

3. 利用模板法电沉积手段,首次得到了石墨烯量子点组装纳米管,为石墨烯的纳米级组装以及新型非金属拉曼增强效应基底材料的研究提供了新的设计合成思路。

相关工作发表高水平SCI学术论文39篇:其中第一和通讯作者发表论文10篇,影响因子(IF)大于15的3篇,大于10的7篇,他引共365次,高被引论文1篇,他引110次。授权国家发明专利3项。获得教育部博士研究生学术新人奖,北京市优秀毕业生等学术荣誉称号。

 

八、《钛基层状复合材料的反应合成及其室温变形机制研究》

1. 设计了一种钦基层状复合材料,通过引入脆性增强体并调控其空间分布,实现了脆性材料的强韧化。室温抗拉强度达到了700MPa,室温廷伸率超过了10%。

2. 发现了Ti-Al复合材料中Ti}Al倾向平行于柱面析出,其原因是a-Ti(Al)固溶体中的柱面层错是Ti3Al析出的形核质点。

3. 揭示了层状材料较高的塑性源于应变的非局域化,即层状结构能够有效地缓解变形过程中的应变集中。

以第一作者身份发表SCI论文10篇,影响因子合计32.207。

 

九、《手性可预测的单壁碳纳米管水平阵列的控制生长方法研究》

1. 利用不同金属催化剂对乙醇的裂解产物不同的规律,实现了半导体性单壁碳纳米管水平阵列的双金属催化剂协同制备;

2. 发展了高熔点、单分散的碳化物催化剂的制备方法,实现了窄管径分布的半导体型碳纳米管水平阵列的控制生长;

3. 揭示了碳化物催化剂与碳纳米管间的对称性匹配规律,发展了具有不同对称性的单分散碳化物催化剂的制备方法,提出了基于该匹配规律的碳纳米管外延生长新方法,实现了六重对称(12,6)和四重对称(8,4)等(2m, m)碳纳米管水平阵列的控制制备;

4. 提出了手性可预测的单壁碳纳米管控制生长方法,利用碳纳米管与固体催化剂间的对称性匹配规律,通过对碳纳米管生长过程的热力学、动力学双重调控,实现了(n,n-1)型半导体性碳纳米管水平阵列的控制制备。

作者在攻读博士期间累计发表论文17篇,其中第一作者9篇。部分工作发表在国际著名杂志Nature, JACS等,申请专利6篇。

 

十、《复合材料格珊夹芯结构的试验研究与理论分析》

1. 设计并制备了一种新型碳纤维格栅夹芯承力筒结构,提出了受损承力筒的加固补强措施,该承力筒结构具有轻质高强和易修复特征。

2. 设计并制备了一种新型开孔锥形碳纤维格栅夹芯承力筒,试验测试了结构的承载力和自振频率,揭示了开孔对结构破坏模式和自由振动特性的影响。

3. 提出了复合材料格栅夹芯筒分别在轴压、均布外压以及扭转荷载的作用下承载力计算方法,进行了格栅夹芯承力筒的多模式破坏分析,得到了四种破坏模式,可有效指导承力筒结构的优化设计。

4. 研究了开孔的复合材料格栅夹芯板的应力集中问题,并探讨了开孔格栅夹芯结构的补强措施,为格栅夹芯结构的开孔补强问题提供了参考方案。

已发表SCI源刊论文(含录用)26篇,其中第一作者7篇,第一通讯作者4篇,联合通讯作者4篇。其中在《Composites Science and Technology》上发表论文6篇,SCI他引102次,单篇SCI他引最高18次。

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