铁性材料及多尺度现象 高度跨学科的研究领域 铁性材料的分类

我们的目标 目前的研究课题

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铁性材料及多尺度现象

在许多材料中,原子/离子位移或自旋会在某个特征温度（居里温度）以下产生自发有序,这些材料被称作铁性材料。该有序相变（即铁性相变）在从原子/纳米尺度，介观尺度到宏观尺度三个不同的尺度范围内同时引发非常有趣的现象。铁性相变及相关的多尺度现象是物质自组织现象的典型例子，研究该现象不仅在科学上意义重大而且极具技术重要性。铁性材料的重要性能大致包括形状记忆效应，超弹性，热电效应，压电效应，极高的力学、电场、磁场感受性，永磁性和磁致伸缩等典型性能。铁性材料作为主要的功能材料在我们的现代社会中起着日益重要的作用。

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高度跨学科的研究领域

由于科学发展的历史原因,不同种类的铁性材料属于不同的研究领域的课题。金属学家研究铁弹/马氏体合金；陶瓷学家研究铁电材料，而物理学家研究铁磁及超导材料。但是近些年来逐渐地认识到这些看似不同的材料里具有显著的物理相似性。可以运用从其中一类铁性材料中获得的知识来理解其他类铁性材料中的类似物理现象。因此通过跨学科方式研究不同类别的铁性材料具有非常重要的意义。

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铁性材料的分类

1. 铁弹/马氏体材料

多尺度现象：原子位移，畴，形状改变，形状记忆，超弹性，高阻尼等。

2. 铁电材料

多尺度现象：离子位移/极化，铁电畴，电荷，介电性,热释电性等

3. 铁磁材料

多尺度现象：自旋排列，磁畴，磁性等

4. 混合铁性材料（铁弹－铁电材料，铁弹－铁磁材料等）

许多铁性材料属于这一类，它们以应变，电极化，磁化之间的耦合为特征。这种耦合在应变、电及磁性方面能够产生非常有趣的多响应.这一特点在驱动器和换能器应用方面非常重要。典型例子是压电效应，磁致伸缩等。

5. 非传统铁性材料（高温超导体，某些BCS超导体，巨磁阻材料）

这些材料里的动力学应变（声子），磁性和电子之间的相互作用对于异常物理性能的产生起了关键性作用。这些相互作用也是现代凝聚态物理研究的重要课题。

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我们的目标

1．通过跨学科途径探究铁性转变及相关多尺度现象的物理原理。

2．探索并发现铁性材料的新性能，协助开发新型功能材料。

目前的研究课题

一.铁弹材料/形状记忆合金

铁弹体系应变玻璃相变

点缺陷纳米有序和铁弹/马氏体相变的相互作用及相关的的奇异的多尺度现象。

Ti-Ni形状记忆合金的时效效应

铁弹/马氏体相变前的预现象及其与转变机理的关系。

铁弹/马氏体材料中的点缺陷和原子/离子迁移。

二.铁电材料

无铅压电材料

铁电材料中的点缺陷效应，时效和异常记忆效应。

铁电材料中的点缺陷机制

纳米铁电体的特性及尺寸效应

三.巨磁阻材料(LaMnO3等)的缺陷化学及与性能的关系

四.计算机模拟（ 第一原理,蒙特卡罗法，分子动力学法）及建立铁性材料中的多尺度现象和点缺陷效应的理论模型。

五.缺陷化学和点缺陷浓度的测量。(铁弹体、铁电体、ZnO、LaMnO3为主)

六.电压敏功能陶瓷

ZnO压敏陶瓷