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    黄健,副研究员 

    计算材料物理与材料设计课题组 

    工作电话 021-69163800 

    jhuang@mail.sic.ac.cn 

  

    教育经历: 

  1998—2002,武汉理工大学,材料科学与工程,学士学位; 

  2002—2005,武汉理工大学,材料学,硕士学位; 

  2009—2010,日本大阪大学,力学与生物工程,联合培养; 

  2007—2012,上海交通大学,材料学,博士学位 

  工作经历: 

  2005—2007,中芯国际集成电路有限公司,工艺工程师; 

  2012—2015,美国加州大学洛杉矶分校,土木与环境工程,博士后/研究科学家; 

  2015—2017,圣戈班研发(上海)有限公司,研发工程师;  

  2017—至今,中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,副研究员 

  曾获得奖励、荣誉称号: 

  武汉理工大学三好研究生,日本JASSO国际学生奖学金,上海交通大学海泰一等奖学金 

  科研工作简介: 

  从事分子动力学模拟和第一性原理计算,重点研究各种缺陷对于硅(铝)酸盐材料化学反应活性和金属材料物理性质的影响,通过微观结构的设计对其性能进行优化。 

  1)硅酸钙材料与水的反应机制以及元素掺杂对水化活性的影响 

  作为最为传统也是最被广泛使用的硅酸盐材料,硅酸钙在带来日益严重的CO2排放的同时,其与水的反应机理一直不是很明确,特别是杂质的引入对其反应活性的影响也存在争议。采用反应力场分子动力学结合第一性原理研究了水分子与硅酸三钙的反应机制,发现水化反应与体系质子传输行为相关联,并可以与计算得到的体材料价带顶的电荷密度直接相联系。该结论为提高硅酸三钙的反应活性提供了一个明确的设计方案。 

  

  2)通过设计纳米笼结构优化铝酸钙电子盐的导电性能 

  以往的研究主要集中于将阴离子置于笼中研究其对于导电性质的影响,研究采用计算材料学系统地研究了不同价态阳离子对于C12A7及其电子盐结构以及性质的影响。其中Cu2+离子掺杂后使得纳米笼框架大为扭曲并使得邻近纳米笼内的局域电子互联形成一个通道,使得C12A7成为真正意义上的电子盐(孔穴和通道同时存在),这是首次在无机材料电子盐中发现类似现象。 

   

  3)生物医用钛合金的微观结构设计和力学性能优化 

  生物医用钛合金需要同时具有低模量和高强度。研究开发了修正嵌入原子势用于双相合金体系的分子动力学模拟并结合第一性原理处理无序结构。发现β相钛合金结构稳定性、孪晶形成能和孪晶迁移能都随着价电子数的减少而下降,亚稳钛合金中螺位错具有极强的分解趋势。以上机制为后续研究提供了一种新的思路,即将传统钢材料中的“TWIP”和“TRIP”观点引入到新型医用钛合金的设计。 

 

  4NiAl金属间化合物的磁性诱导软化性能的物理本质 

  NiAl金属间化合物的室温脆性限制了其应用,合金化是一种有效的增韧手段,特别是当磁性元素引入到富镍NiAl金属间化合物中时观察到了一种特别的固溶软化效应,但其物理本质尚不明确。研究采用计算材料学对合金元素取代后的弹性性质、理论强度、广义层错能和表面性质进行了研究,通过对比是否考虑自旋极化所得到的材料性质,阐明了体系中的软化效应完全归因于磁性耦合作用的存在。 

 

  科研成果: 

  1. Huang, J., Wang, B., Yu Y.T., Valenzano, L., Bauchy, M., Sant, G. ‘Electronic Origin of Doping-Induced Enhancements of Reactivity: Case Study of Tricalcium Silicate’, The Journal of Physical Chemistry C, 119(46), pp. 25991–25999, 2015.  

  2. Huang, J., Valenzano, L., Sant, G. ‘Framework and Channel Modifications in Mayenite (12CaO.7Al2O3) Nanocages By Cationic Doping’, Chemistry of Materials, 27(13), pp.4731-4741, 2015 

  3. Huang, J., Valenzano, L., Singh, T.V., Pandey, R. and Sant, G., ‘The Influence of (Al, Fe, Mg) Impurities on Triclinic Ca3SiO5: Interpretations from DFT Calculations’, Crystal Growth & Design, 14(5), pp. 2158-2171, 2014.  

  4. Huang, J., Xing, H., Sun J., ‘Structural stability and generalized stacking fault energies in beta Ti-Nb alloys: relation to dislocation properties’, Scripta Materialia, 66, pp. 682-685, 2012 

  5. Huang, J., Sun, J., Xing, H., Wen, Y. F., ‘Magnetism-induced ductility in NiAl intermetallic alloys with Fe additions: theory and experiment’, Journal of Alloys and Compounds, 519, pp. 101-105, 2012. 

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