【学术视频】先进结构材料实验设计与计算模拟论坛 | 燕山大学沈同德教授

图 | 沈同德教授

题   目：抗辐照纳米晶材料的热力学及动力学设计

报告人：沈同德

单   位：燕山大学

时   间：2018年12月15日

地   点：北京航空航天大学

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报告摘要

纳米晶材料中大量的晶粒边界，可快速吸收晶粒内部辐照产生的点缺陷，进而有效提高材料抗辐照损伤的能力。此外，晶粒边界还可以将间隙原子发射到晶粒内部，与晶粒内部的空位复合，产生缺陷自愈合效应。因此，纳米晶金属被美国国家科学基金会评估为“面向下一代核反应堆的抗辐照金属”。从动力学上分析，纳米材料的晶粒尺寸越小，空位与间隙原子复合所需的扩散时间越短，辐照缺陷在晶粒内部的积聚越容易得到有效的抑制。但是，从热力学上分析，纳米材料由晶粒边界引起的过剩吉布斯自由能与晶粒尺寸成反比关系：晶粒尺寸越小，过剩吉布斯自由能越高，对材料的相变有热力学推动作用，因而抵御辐照导致的相变的能力越差。本报告就上述的两个矛盾问题进行热力学及动力学分析，提出具有最佳抗辐照相变能力的纳米晶材料的晶粒尺寸的优化设计，并与前人的实验结果进行分析对比。纳米晶材料的显著缺点是高温热稳定性差，通常在0.3-0.4Tm (Tm为熔点)的温度即可发生显著晶粒长大。辐照过程中，辐照离子与材料内部的交互作用亦会导致晶粒长大（离子导致的长大）。本报告就上述纳米晶材料高温稳定性差的应用瓶颈问题，提出通过降低晶界自由能及阻碍晶界迁移的热力学及动力学设计思路，以大幅度提高纳米晶材料热稳定性，并给出作者新近的的实证实验结果。

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个人简介

沈同德，1986年浙江大学材料科学与工程学系本科毕业，1991年、1995年分获中国科学院金属研究所硕士、博士学位。燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室教授、博导。入选2009 年“江苏省高层次创新创业人才引进计划” 。 主要研究非晶和纳米晶材料的合成、结构、物理、力学、辐照、电化学行为。曾任美国洛斯阿拉莫斯国家实验室终身研究员。担任中国金属学会非晶合金分会学术委员会委员、中国材料研究学会纳米材料与器件分会首届理事会理事、河北省侨界侨联专家委员会副主任委员；担任美国能源部、美国路易斯安那州立大学、香港城市大学、国家重点基础研究发展计划项目评审专家，担任《Advanced Composites and Hybrid Materials》杂志编委及二十余种国际英文SCI学术刊物评审专家。主持美国能源部、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、美国国家标准技术研究院、河北省教育厅、国家自然科学基金等科研项目多项。在国内外学术会议上做口头和邀请报告50余次。在Nature Materials、Nature Communications、Nano Letters、PNAS、Acta Materialia、PRB、APL等国际著名学术刊物发表SCI收录论文100余篇，学术论文获得国际 学术界同行引用4300余次, H因子30。申请中美发明专利20余项。曾获江苏省科技进步奖、第六 届中国侨界“创新成果”贡献奖。

会议简介

“2018 先进结构材料实验设计与计算模拟论坛” 于12月14-16日在北京召开，会议由北京航空航天大学、材料新技术发展研究会主办，清华大学等高校协办，会议聚焦先进结构材料实验设计、材料计算与模拟的最新进展，邀请众多国内外知名专家开展多角度，战略性和前瞻性研究的交流，旨在促进先进结构材料实验设计与计算模拟领域的大力发展。

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