Introducción a los materiales superduros de la Universidad de Jilin
Los materiales superduros son materiales típicos de fase de alta presión. Desempeñan un papel clave en la cadena industrial de muchas industrias del país y determinan el nivel industrial del país. Los países desarrollados lo llaman "material estratégico". La ciencia de alta presión es la base científica y una frontera importante para el desarrollo de materiales superduros. La aparición de fases de alta presión que son diferentes de las estructuras y propiedades normales de los materiales bajo alta presión es la fuente de exploración de nuevos materiales. La investigación de alto voltaje es una forma importante de obtener datos críticos para la defensa moderna. El laboratorio se centrará en materiales multifuncionales superduros, nuevos materiales difíciles de preparar bajo presión normal y ciencia de alta presión. Direcciones principales: (1) Síntesis de materiales superduros y nuevos funcionales a alta temperatura y alta presión. Investigar los problemas físicos y las tecnologías clave para sintetizar materiales superduros a alta temperatura y alta presión, mejorar la calidad de los materiales superduros, explorar el uso de alta temperatura y alta presión para preparar nuevos materiales funcionales y nuevos materiales que son difíciles de preparar bajo presión normal. y promover la industrialización de los resultados de la investigación. (2) Materiales de película multifuncionales súper duros. Investigar tecnologías de preparación clave y cuestiones físicas básicas de materiales de película delgada multifuncionales superduros; desarrollar y promover la aplicación de materiales de película delgada superdura en herramientas de acabado, estudiar estructuras de dispositivos prototipo y tecnologías de preparación, y explorar la aplicación de nuevos materiales en dispositivos optoelectrónicos de alta potencia; y resistencia a la radiación, aplicaciones de alta tecnología en campos de alta tecnología, como semiconductores resistentes a altas temperaturas. (3) El impacto de la alta presión en la estructura y propiedades del material y el cambio de fase de alta presión. Desarrollar tecnologías de medición de microáreas in situ de alta presión, como espectroscopia Raman, difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja, dispersión Brillouin y mediciones eléctricas, establecer un sistema teórico bajo alta presión y explorar la estructura, el rendimiento y la transición de fase. reglas de materiales a granel y nanomateriales bajo alta presión, proporcionando bases experimentales y teóricas para la preparación de materiales de fase de alta presión superduros y multifuncionales. Realizar investigaciones en tecnología de alta tensión en otras disciplinas. Desde el establecimiento del laboratorio, la investigación científica ha logrado avances significativos: 1. Síntesis de materiales superduros y nuevos funcionales a alta temperatura y alta presión. Ha desarrollado de forma independiente más de 20 tipos de monocristales de diamante de alta calidad y tecnologías especiales de síntesis de diamantes industriales de alta calidad, así como una serie de investigaciones de aplicaciones básicas que promueven el crecimiento de la industria y lideran el desarrollo de la industria. 2. Material de película multifuncional súper duro. Se ha mejorado la tecnología y el proceso de preparación de películas gruesas de diamante de gran tamaño y alta calidad. Se preparó un disipador de calor de película de diamante altamente conductora térmicamente para láseres semiconductores de alta potencia. Realizar la aplicación de película gruesa de diamante en el campo del mecanizado de precisión. En primer lugar, se descubrieron las propiedades superconductoras de las películas gruesas de diamante dopadas con boro y se determinaron la temperatura de transición superconductora y la temperatura de resistencia cero. Se lograron avances en la calibración del rendimiento, el modelo de nivel de energía y las características de transporte de portadores de heterouniones de banda ancha basadas en diamantes; se presentaron sistemáticamente las características de crecimiento, estructura y emisión de campo de películas de nitruro de carbono (CNx) de alta dureza. Se realizó el crecimiento epitaxial en fase de vapor del monocristal de diamante y se preparó un monocristal de diamante de gran tamaño. 3. El impacto de la alta presión en la estructura y propiedades del material y el cambio de fase de alta presión. Se descubrió que el sodio metálico se transforma en un aislante "transparente" de banda ancha a 2 millones de atmósferas. Se descubrió una nueva fase cristalina de moléculas de yodo. Explique la observación de dos nuevos modos de vibración en espectros Raman in situ de alta presión de yodo y bromo. Hay dos enlaces de valencia * * * intramoleculares con diferentes longitudes de enlace en el mismo sistema, lo que tiene una importante importancia orientadora para comprender la disociación molecular y el estudio del hidrógeno metálico. En la plataforma experimental para el análisis de la estructura del material in situ y las pruebas de rendimiento bajo presión ultraalta y la plataforma de cálculo teórico de alto voltaje, se descubrió que la presión puede mejorar efectivamente la eficiencia termoeléctrica de los materiales termoeléctricos y otros nuevos efectos de la alta presión. Se observaron nuevas transiciones de fase, como la transición de fase de primer orden líquido-líquido y la transición de fase de metalización estructural inducida por presión, a altas temperaturas y presiones. Reveló el mecanismo físico de la transición de fase inducida por la presión, que en el pasado era difícil de determinar en muchas sustancias; realizó por primera vez la polimerización por enlace de valencia inducida por la presión de nanobarras de C60 y nanotubos de carbono, y obtuvo nuevos nanómetros casi unidimensionales; con excelentes prestaciones que son difíciles de obtener mediante métodos de presión normales. Estos importantes avances y resultados de investigación han publicado una serie de artículos de alta calidad en revistas como Nature, PNAS y Physical Review Letters. Han ganado premios provinciales y ministeriales de ciencia y tecnología durante muchos años consecutivos, han obtenido múltiples patentes de invención y han obtenido numerosos premios. y mejoró las capacidades de investigación científica del laboratorio.
El laboratorio promueve la comunicación abierta a través de proyectos abiertos, cooperación internacional, académicos visitantes y organización de conferencias internacionales. Muchas instituciones de investigación científica, como el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, asumen la tarea de contar con laboratorios abiertos, mantienen buenas relaciones de cooperación a largo plazo con instituciones de investigación de renombre internacional como la Carnegie Institution de Washington en los Estados Unidos, y albergar conferencias internacionales como la Conferencia Académica Internacional por Invitación sobre Materiales de Alta Presión.
Cada año, académicos visitantes de alto nivel de Estados Unidos, Suecia, Alemania y Corea del Sur vienen al laboratorio para asistir a reuniones o dar conferencias en el Foro de la Frontera de la Ciencia de los Materiales organizado por el laboratorio. Con el fuerte apoyo de la Universidad de Jilin, el objetivo a largo plazo del laboratorio es alcanzar el nivel avanzado internacional en sus principales direcciones de investigación y alcanzar el nivel líder internacional en varios campos de investigación. Realizar importantes trabajos originales en círculos académicos, promover el desarrollo de la disciplina y convertir el laboratorio en un centro de investigación científica sobre materiales multifuncionales superduros y de alta presión con importante influencia internacional. Promover la industrialización de los resultados de la investigación científica y contribuir a mejorar el nivel científico y tecnológico de la industria de materiales superduros de mi país, mejorar la competitividad internacional y lograr el desarrollo sostenible.
Los materiales superduros son materiales típicos de fase de alta presión. Desempeñan un papel clave en la cadena industrial de muchas industrias del país y determinan el nivel industrial del país. Los países desarrollados lo llaman "material estratégico". La ciencia de alta presión es la base científica y una frontera importante para el desarrollo de materiales superduros. La aparición de fases de alta presión que son diferentes de las estructuras y propiedades normales de los materiales bajo alta presión es la fuente de exploración de nuevos materiales. La investigación de alto voltaje es una forma importante de obtener datos críticos para la defensa moderna. El laboratorio se centrará en materiales multifuncionales superduros, nuevos materiales difíciles de preparar bajo presión normal y ciencia de alta presión. Direcciones principales: (1) Síntesis de materiales superduros y nuevos funcionales a alta temperatura y alta presión. Investigar los problemas físicos y las tecnologías clave para sintetizar materiales superduros a alta temperatura y alta presión, mejorar la calidad de los materiales superduros, explorar el uso de alta temperatura y alta presión para preparar nuevos materiales funcionales y nuevos materiales que son difíciles de preparar bajo presión normal. y promover la industrialización de los resultados de la investigación. (2) Materiales de película multifuncionales súper duros. Investigar tecnologías de preparación clave y cuestiones físicas básicas de materiales de película delgada multifuncionales superduros; desarrollar y promover la aplicación de materiales de película delgada superdura en herramientas de acabado, estudiar estructuras de dispositivos prototipo y tecnologías de preparación, y explorar la aplicación de nuevos materiales en dispositivos optoelectrónicos de alta potencia; y resistencia a la radiación, aplicaciones de alta tecnología en campos de alta tecnología, como semiconductores resistentes a altas temperaturas. (3) El impacto de la alta presión en la estructura y propiedades del material y el cambio de fase de alta presión. Desarrollar tecnologías de medición de microáreas in situ de alta presión, como espectroscopia Raman, difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja, dispersión Brillouin y mediciones eléctricas, establecer un sistema teórico bajo alta presión y explorar la estructura, el rendimiento y la transición de fase. reglas de materiales a granel y nanomateriales bajo alta presión, proporcionando bases experimentales y teóricas para la preparación de materiales de fase de alta presión superduros y multifuncionales. Realizar investigaciones en tecnología de alta tensión en otras disciplinas. Desde la creación del laboratorio, la investigación científica ha logrado avances significativos: 1. Síntesis de materiales superduros y nuevos funcionales a alta temperatura y alta presión. Ha desarrollado de forma independiente más de 20 tipos de monocristales de diamante de alta calidad y tecnologías especiales de síntesis de diamantes industriales de alta calidad, así como una serie de investigaciones de aplicaciones básicas que promueven el crecimiento de la industria y lideran el desarrollo de la industria. 2. Material de película multifuncional súper duro. Se ha mejorado la tecnología y el proceso de preparación de películas gruesas de diamante de gran tamaño y alta calidad. Se preparó un disipador de calor de película de diamante altamente conductora térmicamente para láseres semiconductores de alta potencia. Realizar la aplicación de película gruesa de diamante en el campo del mecanizado de precisión. En primer lugar, se descubrieron las propiedades superconductoras de las películas gruesas de diamante dopadas con boro y se determinaron la temperatura de transición superconductora y la temperatura de resistencia cero. Se lograron avances en la calibración del rendimiento, el modelo de nivel de energía y las características de transporte de portadores de heterouniones de banda ancha basadas en diamantes; se presentaron sistemáticamente las características de crecimiento, estructura y emisión de campo de películas de nitruro de carbono (CNx) de alta dureza. Se realizó el crecimiento epitaxial en fase de vapor del monocristal de diamante y se preparó un monocristal de diamante de gran tamaño. 3. El impacto de la alta presión en la estructura y propiedades del material y el cambio de fase de alta presión. Se descubrió que el sodio metálico se transforma en un aislante "transparente" de banda ancha a 2 millones de atmósferas. Se descubrió una nueva fase cristalina de moléculas de yodo. Explique la observación de dos nuevos modos de vibración en espectros Raman in situ de alta presión de yodo y bromo. Hay dos enlaces de valencia * * * intramoleculares con diferentes longitudes de enlace en el mismo sistema, lo que tiene una importante importancia orientadora para comprender la disociación molecular y el estudio del hidrógeno metálico. En la plataforma experimental para el análisis de la estructura del material in situ y las pruebas de rendimiento bajo presión ultraalta y la plataforma de cálculo teórico de alto voltaje, se descubrió que la presión puede mejorar efectivamente la eficiencia termoeléctrica de los materiales termoeléctricos y otros nuevos efectos de la alta presión. Se observaron nuevas transiciones de fase, como la transición de fase de primer orden líquido-líquido y la transición de fase de metalización estructural inducida por presión, a altas temperaturas y presiones. Reveló el mecanismo físico de la transición de fase inducida por la presión, que en el pasado era difícil de determinar en muchas sustancias; realizó por primera vez la polimerización por enlace de valencia inducida por la presión de nanobarras de C60 y nanotubos de carbono, y obtuvo nuevos nanómetros casi unidimensionales; con excelentes prestaciones que son difíciles de obtener mediante métodos de presión normales. Estos importantes avances y resultados de investigación han publicado una serie de artículos de alta calidad en revistas como Nature, PNAS y Physical Review Letters. Han ganado premios provinciales y ministeriales de ciencia y tecnología durante muchos años consecutivos, han obtenido múltiples patentes de invención y han obtenido numerosos premios. y mejoró las capacidades de investigación científica del laboratorio.
El laboratorio promueve la comunicación abierta a través de proyectos abiertos, cooperación internacional, académicos visitantes y organización de conferencias internacionales.
Muchas instituciones de investigación científica, como el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, asumen la tarea de contar con laboratorios abiertos, mantienen buenas relaciones de cooperación a largo plazo con instituciones de investigación de renombre internacional como la Carnegie Institution de Washington en los Estados Unidos, y albergar conferencias internacionales como la Conferencia Académica Internacional por Invitación sobre Materiales de Alta Presión. Cada año, académicos visitantes de alto nivel de Estados Unidos, Suecia, Alemania y Corea del Sur vienen al laboratorio para asistir a reuniones o dar conferencias en el Foro de la Frontera de la Ciencia de los Materiales organizado por el laboratorio. Con el fuerte apoyo de la Universidad de Jilin, el objetivo a largo plazo del laboratorio es alcanzar el nivel avanzado internacional en sus principales direcciones de investigación y alcanzar el nivel líder internacional en varios campos de investigación. Realizar importantes trabajos originales en círculos académicos, promover el desarrollo de la disciplina y convertir el laboratorio en un centro de investigación científica sobre materiales multifuncionales superduros y de alta presión con importante influencia internacional. Promover la industrialización de los resultados de la investigación científica y contribuir a mejorar el nivel científico y tecnológico de la industria de materiales superduros de mi país, mejorar la competitividad internacional y lograr el desarrollo sostenible.