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发布日期:2024年07月30日
姚熹:带领中国电介质研究走向世界

姚熹院士。 受访者供图

中国科学院院士、西安交通大学教授姚熹有一个随身携带的碧绿色小茶杯。这个毫不起眼的小杯子,是当年交通大学迁校到西安时,他花几毛钱买的。小茶杯,是他扎根西安的纪念。

正是从这里出发,姚熹为祖国科学事业不懈奋斗,成为我国铁电陶瓷学科的主要推动者和领军人,并带领我国电介质研究走向世界前沿,实现了我国在这一领域从“追随者”到“引领者”的跨越——

姚熹提出弛豫铁电体“微畴—宏畴转变”以及“新玻璃模型”理论,推动和引领了国际铁电学研究的热潮;率先开展和引领一系列高性能铁电材料的研制,推动了弛豫铁电单晶、反铁电陶瓷在国防领域的应用研究,解决了国防重大需求;推动国家“863”新材料领域重要科技战略的制定和实施,引领了电子元器件行业龙头企业的技术进步;培养了一大批领军人才,包括国际铁电学成就奖获得者3人、国际铁电青年奖获得者2人……

1957年,姚熹毕业于交通大学电机工程系,1958年随交通大学西迁到西安,根据国家需要选择了电子陶瓷专业。

自此,姚熹开始了在这一领域的攀登。

弛豫铁电材料是电子技术领域重要的功能性材料,其发现和研究始于20世纪50年代中期。当时,研究人员发现了一类化合物,既有明显的铁电性质,又呈现强烈的弛豫特性,以独有的铁电弛豫特性将弛豫现象和铁电现象联系起来。如何认识和解释这类材料中极化弛豫产生的机制,成为该领域研究的热点。

1960年至1965年,姚熹与苏、美等国科学家大体同步研究了钛酸锶铋陶瓷的介电行为与极化弛豫现象,提出铁电现象可能与晶体中的缺陷和离子型极化弛豫有关。

1982年,姚熹在美国做博士后时,从司空见惯的介电温谱的细微变化中发现了一种新的反常弥散,提出在化学组成复杂的铁电体中存在着线度为数十纳米的极性微畴,这种微畴在偏置电场作用下可以通过热激活转变为通常的铁电畴,并将这种转变称之为“微畴—宏畴转变”。之后,他又在实验中发现了弛豫型铁电体“微畴—宏畴转变”的明确证据,经过反复试验、研究建立了弛豫铁电体“微畴—宏畴转变”理论,对理解复杂介电行为的起源并大幅提高其性能作出了突出贡献。

2007年,姚熹当选美国国家工程院外籍院士。美国国家工程院院士是工程领域专家的最高专业荣誉之一。在他之前,我国只有茅以升、王淀佐、郑哲敏、宋健和徐匡迪5位科学家当选。

作为中国铁电陶瓷研究的领军人,姚熹积极推动国内电子陶瓷学科研究。除了西安交通大学外,他还对清华大学、电子科技大学、华中科技大学等学校铁电陶瓷研究和相关学科的发展作出了积极贡献。

“虽然电介质科学在中国的发展已经有70年的历史,但是人们对实际电介质中所发生的电物理过程的认识,很难令人满意。电子陶瓷作为一类重要的电介质材料的研究工作,还主要依靠事实和经验的积累。”姚熹认为,材料学科正在从经验走向科学,其科学性有待大大提高,要认真考虑如何与时俱进发展电子陶瓷。

与此同时,姚熹发起创办《先进电介质学报》(JAD期刊)。JAD期刊现已被多种检索数据库收录,是国际上唯一聚焦功能电介质并涵盖电介质所有研究领域的专业期刊,增强了中国和亚洲学者在该领域的话语权。

姚熹还推动成立了亚洲铁电学联盟,帮助日本、韩国、泰国、马来西亚等国进行科研发展,力推与俄罗斯、法国、德国等国家的合作,身体力行为电子陶瓷行业的发展鞠躬尽瘁。西安交通大学国际电介质研究中心也通过国际交流合作取得了显著成绩,产生了一系列在国际上有影响的一流学术成果。

“我的使命就是不遗余力地推动铁电研究,在更大的区域内让电子陶瓷材料造福人类!”姚熹说。

近年来,姚熹指导电子陶瓷与器件教育部重点实验室继续开展弛豫铁电体及其相关材料的应用基础和前沿技术攻关工作,实验室团队在《自然》《科学》上发表论文5篇。团队研发的具有超高压电性能的‌透明铁电单晶入选2020年中国科学十大进展,为电子陶瓷材料的基础研究和学科发展作出了重要贡献。

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