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学术活动

铁性智能材料微结构演化的相场模拟

来源:力学与工程学院  返回:ca88     日期:2019/10/15 8:30:11   点击数:1341  

时间:2019-10-21 10:00

地点:九里1号综合楼240

报告人:王杰

 

个人简介:王杰,浙江大学教授,德国洪堡学者(2007)和浙江省杰出青年基金获得者(2011),浙江大学工程力学系副主任、应用力学研究所副所长。1998年获得西安交通大学工程力学学士学位,2002年获得兰州大学固体力学硕士学位,2006年获得香港科技大学博士学位。2007年至2009年在德国卡尔斯鲁厄理工大学从事博士后研究, 2009年回国到浙江大学航空航天学院工作。2012年获得日本文部省JSPS研究基金,2012年至2014年在日本京都大学担任特别研究员。2015年获得中国力学学会全国徐芝纶力学优秀教师奖。目前担任Scientific Reports期刊编委、浙江省力学学会秘书长和常务理事、中国力学学会电子电磁器件力学工作组和固体力学专业委员会智能材料与结构专业组委员,并担任Nature Materials, Nature Communications, Nano Letters等20余种期刊的审稿人,以及德国科学基金会、香港研究资助局、美国-以色列双边科学基金会项目评审专家。先后主持国家自然科学基金项目4项,参与国家自然科学基金重大项目1项,是国家自然科学基金委创新群体的核心成员。主要研究兴趣包括铁性智能材料的多场耦合力学、材料微结构演化的相场模拟、材料多场耦合性能的第一性原理计算、材料微结构与宏观性能的关联以及材料性能的调控等。在Annual Review of Materials Research, Nano Letters, Physical Review Letters, Acta Materialia (10篇), JMPS, Physical Review B(15篇)等期刊上发表SCI收录论文110余篇,被SCI他引1000多次。 

讲座内容:铁电、铁磁和铁弹等铁性智能材料具有优良的力-电-磁-热多场耦合特性,在航空航天、机械、电子、信息和能源等领域有着广泛的应用。铁性智能材料的各种多场耦合性能与其内部的电畴、磁畴、变体等微观结构密切相关,建立铁性智能材料微结构演化的多场耦合力学模型,预测其微观结构在外场作用下的演化规律,揭示微结构与多场耦合性能之间的内在关联,并提出基于微观结构的性能调控方法,对铁性智能材料与器件的设计和应用具有重要意义。由于在相界或畴壁处序参数的突变,传统的基于局部理论的热力学模型在描述铁性材料微结构演化方面存在一定的困难。基于非局部理论的相场模型采用扩散界面的概念来描述相界或畴壁,避开了理论上描述突变界面的困难,在模拟材料内部任意的组织形态和复杂的微结构演化方面具有独特的优点。本报告首先简要介绍常见相场法的基本方程及其在材料微结构演化模拟中的应用,然后报告本人课题组发展的实空间下铁电和铁磁材料的相场模型。实空间下相场模型克服了以往傅氏空间下相场模型对周期性边界条件的依赖,可用于模拟任意几何外形和边界条件的铁性智能材料微结构演化和性能调控。采用实空间下的相场模型,我们研究了错配应变、晶粒尺寸和几何结构对铁性材料的压电、电热、磁电等多场耦合性能的调控,力学载荷对纳米铁性材料中磁电涡旋和斯格明子等拓扑结构的控制,裂纹尖端畴变对铁性材料断裂性能的影响等。


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