评审组:基础研究组
项目名称:挠曲电智能材料与器件的力学设计理论及研制
提名单位: 中共陕西省委军民融合发展委员会办公室
提名等级:一等奖
提名单位意见: 该项目属于电介质固体力学的基础和应用基础研究,在国家自然科学基金委杰出青年基金、国家重点研发计划等项目资助下,建立了挠曲电驻极体理论与分析方法,将弹性材料的本征挠曲电系数提升了两个量级,拓展了力电耦合材料的设计与应用边界;提出通过褶皱变形在非极性材料中引入特殊极化拓扑结构的力学调控方法,实现了基于挠曲电效应的结构智能化设计,为设计高灵敏度力电耦合器件奠定了结构基础;提出了挠曲电器件模型与设计方法,研制出挠曲电曲率传感器和水听器,突破了曲率和声压梯度等高阶物理量无法直接测量的长期难题。该项目理论、计算与实验并重,从材料构筑、结构设计到器件创制,全方位揭示了挠曲电效应对智能材料与器件设计的变革,提出了挠曲电驻极体的新概念和挠曲电效应调制极化结构的新方法,破解了高阶物理量无法直接测量的长期难题,推动了挠曲电效应从微弱发展成解决痛点的必需手段,为智能材料与器件发展拓展了新的科学途径。 我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料,确认全部材料真实有效。鉴于该项目创新性研究成果突出,提名该项目为陕西省自然科学奖一等奖。
项目简介:

客观评价:

代表性论文专著目录:

主要完成人情况:
  1. 姓名:申胜平
    排名:1
    行政职务:院长
    技术职称:教授
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:代表性论著1-6主要学术思想的提出者,对科学发现点1、2和3均具有创造性贡献。建立了挠曲电驻极体理论与分析方法,拓展了智能材料设计与应用边界;发现了挠曲电效应调控极化拓扑结构的机制,开辟了结构智能化新途径;提出了挠曲电器件模型与设计方法,破解高阶物理量无法直接测量的难题。
  2. 姓名:梁旭
    排名:2
    行政职务:科研院基地与成果评价处副处长
    技术职称:教授
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:代表性论著3、4、5的共同通讯作者或第一作者,代表性论著6的共同作者,对科学发现点2和3做出了创造性贡献,提出了利用褶皱变形调控挠曲电极化的研究方案,揭示了挠曲电效应对换能效率、输出电压和功率的影响规律,发现其能显著提高器件的力电耦合性能和响应。
  3. 姓名:邓锋
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:助理研究员
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:代表性论著2的第一作者,代表性论著3的共同作者,对发现点1和2做出了创造性贡献,建立了考虑挠曲电效应和应变梯度效应的混合变分原理,揭示了挠曲电驻极体的机理,为复杂挠曲电效应问题的求解提供了通用数值方法,数值验证了褶皱结构中挠曲电效应调控极化拓扑的研究方案。
  4. 姓名:文馨
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:助理研究员
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:代表性论文1的第一作者,对发现点1做出了创造性贡献。设计和制备了挠曲电驻极体并表征了其力电性能,实验和数值验证了挠曲电驻极体可大幅提升介电弹性体的挠曲电效应,克服了弹性体挠曲电系数小而难以实际应用的难题。
  5. 姓名:尚红星
    排名:5
    行政职务:无
    技术职称:高级实验师
    工作单位:杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新研究院)
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:代表性论文3的主要贡献者和第一作者,对发现点2做出了创造性贡献。建立了挠曲电纳米薄膜的力电耦合理论,实验证实了在非极性薄膜中基于挠曲电效应调控极化拓扑结构的力学方法,突破了极化拓扑结构对极性材料体系的依赖。
  6. 姓名:邓谦
    排名:6
    行政职务:工程力学系副主任
    技术职称:教授
    工作单位:华中科技大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:代表作1、2的主要贡献者和通讯作者,代表作6的共同作者,对发现点1和2做出了创造性贡献。提出了挠曲电效应混合有限元方法数值验证的方案,建立了挠曲电驻极体的大变形力电耦合理论模型,为设计和制备挠曲电效应驻极体提供了理论基础。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西安交通大学
    单位贡献:本项目所有代表作主要学术思想的提出单位和完成单位,对所有发现点 1、2 和 3 做出了创造性贡献。主要发现点如下: 1)建立了挠曲电驻极体理论与分析方法,将弹性材料的本征挠曲电系数提升了两个量级,拓展了力电耦合材料设计与应用边界;2)提出通过褶皱变形在非极性材料中引入特殊极化拓扑结构的力学调控方法,实现了基于挠曲电效应的结构智能化设计,为设计高灵敏度力电耦合器件奠定了结构基础;3)建立了力电耦合换能器设计新方法,研制出挠曲电曲率传感器和水听器,研制的器件经国防科技工业水声一级计量站校准标定,性能优于国际先进产品,破解了曲率和声压梯度等高阶物理量无法直接测量的长期难题。本项目自 2010 年以来承担国家自然科学基金杰出青年基金项目、优秀青年基金项目、面上项目和国家重点研发计划政府间/港澳台重点专项、相关成果发表在物理学旗舰刊物Phys. Rev. Lett. 和应用力学旗舰刊物ASME J. Appl. Mech.,Smart Mater. Struct, Int. J. Appl. Mech.等上,并出版挠曲电领域首部中文专著。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处