人物簡介
趙曉鵬博士,二級教授、博士生導師、翱翔學者。2000年國家傑出青年科學基金獲得者、材料物理與化學國家重點學科智慧型材料物理與化學方向學術帶頭人。先後赴日本、美國、法國、韓國、香港和台灣等地進行學術交流和講學。現任中國力學學會、中國化學會流變學委員會主任;《複合材料學報》、《功能材料》雜誌編委;陝西省凝聚態結構與性質重點實驗室學術委員會主任、西北工業大學智慧型材料與結構中心主任、電流變技術研究所所長。獲國務院政府特殊津貼、國防科工委國防科技工業有突出貢獻中青年專家、陝西省優秀髮明人等榮譽稱號。
長期從事智慧型材料、光信息材料與行為等方面研究,主持完成國家自然科學基金12項及其它省部委基金20多項,包括國家自然科學基金重點項目、國家傑出青年科學基金、國家863課題、973計畫(子課題)和國防基礎研究等重大項目。在國內外出版專著6部;發表科研論文300餘篇,其中SCI收錄190篇(影響因子3.0以上40篇),EI收錄120篇,他人引用1000餘次。已獲授權中國發明專利57項,另有58項已經公開。作為第一完成人獲陝西省科學技術一等獎(2005年)、二等獎(2003年)、國防科工委國防科學技術二等獎(2005年)、中國航空工業科技進步三等獎(1998年)等。培養博士生32人,碩士生69人。目前在材料物理與化學、光學工程、凝聚態物理三個學科招收博士與碩士研究生。
研究成果
(一)電流變液軟材料
(1)提出電流變材料三參數介電控制和氧化物稀土摻雜設計模型:從電流變液極化機理出發,提出介電常數、電導率、介電損耗控制材料的物理設計準則;通過介電測量與分析,發現晶格常數支配介電行為的特性;模仿細胞結構特徵,從化學組分和組成方式出發,建立電流變材料化學設計準則;找到過渡金屬元素摻雜提高電流變活性的條件。
(2)發現納米無機氧化物電流變材料結構與介電性能特徵:由非均勻混合體系的介電理論建立多孔核心結構介電微體系的仿生結構模型,發現材料結構與介電性能特徵,揭示載流子局域輸運行為規律;發現表面潤濕性和介電性能變化規律,揭示介孔結構及表界面結構等性質與極化特性關係。
(3)提出納米複合電流變材料製備方法:提出聚苯胺及衍生物/蒙脫土納米複合微粒乳液共混插層製備方法、二次插層取代製備高嶺土/羧甲基澱粉納米插層複合物和溶膠凝膠與機械化學法結合製備高嶺土/氯化鈉/鈦氧化物的方法等,發現微顆粒納米包覆對顆粒內離子局域輸運與極化特性的影響特點,揭示無機氧化物電流變材料的納米化和表面包覆特性。
(4)發明自耦合電流變阻尼器;發現電流變液可調節光學性質;提出柔性夾層膜的低頻振動-輻射模型,將電流變膜的聲透射轉換為求等效活塞發生器的聲輻射場問題,實驗證實複合柔性薄層低頻聲共振的可調諧性。
本項研究建立了無機電流變材料介電三參數控制的設計準則,發展了介電微體系的設計方法和濕化學製備技術,發現了許多可調節效應。
國際著名材料學家、美國Carnegie Mellon 大學Myung.S.Jhon、韓國Inha大學H.J.Choi在Chemistry of Materials等雜誌發表三篇專題評述,指出我們的實驗給出了材料流變曲線在屈服點附近的新變化。 趙曉鵬教授2006年受韓國Inha大學智慧型材料與系統國家實驗室主任S.B.Choi 邀請赴韓國講學。
(二)電子墨水
本項研究率先開展了微米、納米膠囊彩色電子墨水製備及性能研究,找到介電行為可調控的材料體系及其成分、組分配比和介電性能參數,製備出紅綠藍三原色電子墨水微膠囊,獲得電場回響規律;通過分散介質、壁材的電導、粘度、介電常數等基本性能研究,獲得復相微納米結構行為特徵,配製出彩色電子墨水,測試了其光學顯示行為和動態回響特徵。促進了滿足動畫視頻速度全彩色電子墨水顯示技術發展,同時為我國在電子墨水顯示器這一高新技術領域迅速趕上國際前沿提供基礎。研究結果已經在Langmuir等國內外雜誌發表論文50篇,其中SCI檢索21篇,EI檢索28篇;他人引用239次;擁有授權中國發明專利13項,具有彩色電子墨水的核心自主智慧財產權;在國內外出版專著3部,部分研究結果處於國際領先水平。
(三)左手超材料
左手材料是一種新型人工周期結構材料,左手材料的電磁特性參數介電常數和磁導率同時為負,在其中傳播的電磁場分量與波矢方向滿足“左手定則”,即其群速度與相速度方向相反,因而表現出負折射率、反常都卜勒效應等許多奇異光學性質。左手材料是個全新的研究領域,其奇特的電磁行為引起了全球研究者的興趣。本項研究致力於左手超材料結構設計和由下向上製備方法探索,2008年首創發明雙模板輔助化學製備紅外左手超材料方法,和無序結構平板電沉積製備光波段左手超材料方法,製備出多回響頻帶、低損耗、大尺寸光波段左手超材料。研究結果先後在材料領域頂尖雜誌《先進材料》(影響因子8.191)、《先進功能材料》(影響因子7.496)發表。審稿人評價“這是對左手材料製備領域的重要貢獻”,實現我校在頂尖雜誌論文發表零的突破。
2009年對光學左手超材料捕獲彩虹研究結果發表在Applied Physics Letter ,研究成果被《Nature China》(自然中國,Sep 30, 2009)選為最新研究亮點(Research Highlights)。這篇題為“Trapped rainbows”的專題評論文章特別提示:西安的研究者用兩片左手材料構成的錐形空氣隙捕獲了光。《Nature China》評論員Cheung指出“趙曉鵬及其合作者現在利用左手材料(一種能夠按照特殊方式彎曲光的複合材料)發明了一個光停止裝置。他們所提出的減慢光速方法能夠使可見光在很寬頻段內以非常小的損耗實現停止傳播,在信息處理系統和通訊網路中非常有用。”
主要代表
1. Xiaopeng Zhao*,et al. Smart Materials and Structures: New Research,Nova Science Publishers Inc. USA. Chapter 1,p1-66.(2007)(ISBN: 1-60021-107-0)
2.Xiaopeng Zhao*,et al. New Research on Optical Materials,Nova Science Publishers Inc. USA. Chapter 2,p53-97.(2007) (ISBN: 1-60021-289-1)
3. Xiaopeng Zhao*,et al. Photonics Research Developments,Nova Science Publishers Inc. USA. Chapter 6,p158-215.(2008) (ISBN: 978-60456-720-5
4.Hui Liu, Xiaopeng Zhao*, et al. Advanced Materials 2008, 20: 2050-2054.
5.Baoqi Liu, Xiaopeng Zhao*, et al. Advanced Functional Materials 2008,18 : 3523-3528.
6. Baoxiang Wang, Xiaopeng Zhao*, et al. Advanced Functional Materials 2005, 15: 1815-1820.
7. Xiaopeng Zhao*, et al., Applied Physics Letter 2009, 95: 071111.