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【优博论文三】记2020年陕西省优博论文获得者董子靖

2022-02-28        点击:

编者按:研究生教育肩负着高层次人才培养和创新创造的重要使命,是国家发展、社会进步的重要基石。博士研究生教育是国民教育的顶端,是国家核心竞争力的重要体现。为深入贯彻习近平总书记关于研究生教育工作重要指示和李克强总理批示,推动研究生教育适应党和国家事业发展需要,为营造良好学风,对近年来省级优秀博士学位论文获奖情况进行阶段性总结,以勉励后者,树立榜样,未来可期,现推出“陕西省优秀博士学位论文”系列报道。


一、个人简介

董子靖,女,博士,副教授。陕西科技大学2017届博士研究生,毕业于材料科学与工程学院材料物理与化学专业,现就职于西安工程大学,主要从事多功能复合材料的研究与开发。主持科研项目4项,近年来发表学术论文11篇,其中SCI收录6篇,EI收录1篇,授权发明专利4项,获教育部获教育部高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)技术发明奖1项,获国家公派出国留学资格。主持教育教学改革项目4项,发表教育教学改革研究论文2篇,主讲《生态纺织品检测技术》《纺织CAD/CAM技术》等课程。研究生期间2次荣获博士研究生国家奖学金,主持研究生创新工程资助项目1项,多次参加国际会议并做报告。

董子靖与导师蒲永平教授合影

二、论文简介

《多铁性BaTiO3-BaFe12O19复合材料磁电性能的研究》针对多铁性复合材料的性能低于理论预测值的问题,采用微波水热法合成BaTiO3和BaFe12O19纳米粉体,通过构建高度均匀的铁磁和铁电两相体系,利用微波烧结的快速致密化技术,达到控制两相晶粒尺寸、抑制界面反应和扩散、减少材料宏观缺陷,最终获得物相、结构均匀的BaTiO3-BaFe12O19复合陶瓷材料。通过研究不同复合结构(0-3型、3-0型以及2-2型复合结构)的BaTiO3-BaFe12O19复合材料的纳米结构、界面特性对材料铁电-磁介电性能的影响,解决复合材料中颗粒尺寸不匹配、混合不均匀、材料绝缘特性恶化等问题,为设计新型多功能的多铁性材料提供理论依据;研究揭示了氧空位在复合陶瓷的铁磁性和导电特性中所发挥的重要作用,确定“应力传质作用”为BaTiO3-BaFe12O19复合陶瓷磁介电效应的主要产生机制,即:利用应力耦合作用将磁致伸缩与电致伸缩相联系,外磁场作用下磁致伸缩相产生应力变化,进而引起材料发生应变,应变通过相界面传递给压电相,导致压电相材料的介电极化发生改变。

该研究的创新性在于:1)采用微波辅助法,实现材料在纳米尺度上的复合,解决由于颗粒尺寸不匹配、混合不均匀、物相之间相互反应以及宏观机械缺陷而导致材料性能降低的问题;从缺陷化学角度出发,探讨氧空位对复合陶瓷磁性能及导电行为的影响,提高BaTiO3-BaFe12O19复合陶瓷的磁电性能。2)开展非均质材料“显微结构-性能”关联性研究,设计铁电相与铁磁相之间不同的连通方式,调控BaTiO3-BaFe12O19复合陶瓷的界面结构,揭示界面特性对复合材料多铁性及磁介电性能的影响规律。3)构建BaTiO3-BaFe12O19复合陶瓷的应力传质模型,采用磁-力-电耦合方程解释磁介电效应的产生机制,实现磁场对材料磁介电效应的显著调控,为新型磁介电复合材料的性能优化提供新思路。

三、导师评语

本研究选取BaTiO3-BaFe12O19铁电-铁磁复合体系,采用全程微波辅助手段优化样品制备工艺,通过控制晶粒尺寸、抑制界面反应、减少材料缺陷,获得物相、结构均匀的复合材料;通过对比研究不同复合方式的BaTiO3-BaFe12O19陶瓷磁介电性能的变化,从铁磁相和铁电相在各自受外力作用时形变、极化现象产生的过程和机理出发,利用现代分析手段构建相应理论模型,深入探讨铁电-铁磁复合材料磁介电效应的形成机理,建立产生磁介电效应的理论模型,为提高和改进新型磁电转换功能材料提供理论基础。

四、代表性成果

[1]Zijing Dong, Yongping Pu, Ziyan Gao, et al. Fabrication, structure and properties of BaTiO3-BaFe12O19composites with core-shell heterostructure[J].Journal of the European Ceramic Society. 2015, 35: 3513-3520.

[2]Zijing Dong, Yongping Pu, Pin Li,et al. BaTiO3-kaolinite-arabic gum composites fabricated by freeze-casting technology.Science of Advanced Materials. 2018, 10 (2): 253-256.

[3]Zijing Dong, Yongping pu, Yuwen Liu.Influence of Bi4Ti3O12doping on structural and piezoelectric properties of (K0.4425Na0.52Li0.0375)(Nb0.87Ta0.06Sb0.07)O3lead-free ceramics.Ceramics International.2017, 43: S55-S58.

[4]Yongping Pu,Zijing Dong, Panpan Zhang, et al.Dielectric, complex impedance and electrical conductivity studies of the multiferroic Sr2FeSi2O7-crystallized glass-ceramics.Journal of Alloys and Compounds.2016, 672: 64-71.

[5]Zijing Dong, Yongping pu, Xin Li,et al.Oxygen-vacancy-related conduct behavior and ferromagnetism of 0.7BaTiO3-0.3BaFe12O19multiferroic composites.Materials Letters.2016, 185: 580-583.

[6]Zijing Dong, Yongping Pu, Xuan Shi, et al.Dielectric properties of (1-x)BaTiO3-xBaFe12O19composite ceramics.Ferroelectrics. 2015, 489(1):1-10.

[7]Zijing Dong, Yongping Pu, Peikui Wang. A comparative study of BaTiO3-BaFe12O19multiferroic composites prepared by conventional and microwave sintering techniques.Proceeding of 2015 Joint IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectric, International Symposium on Integrated Functionalities and Piezoelectric Force Microscopy Workshop. 2015: 108-111.

[8]蒲永平,董子靖,郭一松等.一种微波辅助法制备无粘结剂BaTiO3陶瓷的方法. (国家发明专利,专利号:ZL. 201410241935.9).

[9]蒲永平;董子靖.一种磁场低温热处理制备多铁性复合陶瓷材料的方法. (国家发明专利,专利号:ZL 201611249654.3).

五、校友寄语

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