【名师访谈】清华材料学院李敬锋：着眼当下，只争朝夕

（李教授近照，由其本人提供)

近日，清华大学材料学院李敬锋教授接受了材料人（www.cailiaoren.com）的采访。李教授长期从事先进陶瓷材料研究，集中在热电材料、压电陶瓷与薄膜、功能梯度材料、微加工技术、陶瓷力学性能等方向。以下为采访主要内容：

材料人：您是1980年上大学学金属材料及热处理专业的，是基于什么想法去选择这么一个专业？

李老师：我当时是一个农村的孩子，其实什么都不懂。那个时候早已经恢复了高考，我是受了一个招生老师的影响。来我们学校招生的一个老师是搞材料的，我就填报了金属材料及热处理专业。

材料人：您去日本留学学的陶瓷，后来就一直在做陶瓷方面的研究。您是基于什么想法，选择从事陶瓷这个大方向？

李老师：1983年毕业之前就参加了研究生考试，导师选择了崔崑教授（1997年当选院士）。崔先生是我国合金钢研究领域的大家，他那年有两个出国研究生指标，我好像考了第一名，获得了国家公派留学的研究生资格。当时出国研究生的专业方向是不能随意改的，我报考了崔崑老师的研究生，是派到日本学习金属材料的。我当时就在图书馆查到日本东北大学须藤一教授搞金属材料很厉害，导师就填报了他。1985年10月15日到了仙台见到须藤先生后，才知道他两年多前就转向研究氧化锆陶瓷材料了。本来他收到我的申请材料后还给我写了一封信说明了情况，但我没有收到那封信。须藤先生还很负责，见到我还问我是否需要换导师，我看这个老师挺好的，且听他介绍的氧化锆陶瓷的一些研究内容和手法与金属材料还挺相似，我就没想换导师了。就这样，从那时开始涉足陶瓷材料。后来，须藤先生退休后，把我介绍给渡边龙三教授（粉末冶金、烧结理论、功能梯度材料专家）。我师从渡边先生读博士，研究碳化硅和氮化铝固溶体复合材料。1991年获得博士学位，在日本陶瓷公司工作一年后，又回到渡边研究室工作了11年。

材料人：看您并不是一开始就做的压电和热电。您能介绍一下您三十多年的研究历史吗？

李老师：1985年到1991年的研究生期间主要研究结构陶瓷，1992年开始在日本东北大学工作后，尤其从97年晋升副教授后，研究方向有些调整，开始转向压电陶瓷和热电材料。开始主要研究压电陶瓷的微加工技术，并对MEMS（微机电系统）产生极大兴趣，发展了压电陶瓷微柱阵列的微加工技术，并开展了压电陶瓷功能梯度复合材料研究。同时，从九十年代中期起，热电材料也逐步成为渡边研究室的一个重要研究方向，我们还承担了大型科研项目，因此，本人也开始接触热电材料研究，并于99年申请到日本文部省的一项有关热电材料及其微器件的重点研究项目。2002年回国后至今，一直就围绕压电和热电材料开展研究工作，包括这两类材料的面向MEMS应用的微加工技术。在清华刚开始建立实验室时，条件非常有限，但也想做一些与MEMS相关的研究。因为压电薄膜与MEMS结合紧密，就在溶胶-凝胶法制备压电陶瓷薄膜方面下了一些功夫，一直坚持到现在，但是投入的力量并不多。其实，关于压电材料的研究主要集中在无铅压电陶瓷方面，热电材料研究则坚持纳米复合和新热电材料探索以及微型器件等方向。这些研究获得了国家科研项目和清华大学-丰田研究中心的大力支持。

材料人：对于压电、热电材料研究，您觉得未来还有什么值得探索的问题？

李老师：压电的话，应该是清华材料学院陶瓷重点实验室很重要的一个方向。我认为压电是经久不衰的课题，科学内涵极其丰富，应用非常广泛。陶瓷重点实验室不少课题组从事相关研究，李龙土院士、张孝文教授、桂治轮教授等老一辈学者为我们打下了很好的基础。目前，压电陶瓷的无铅化技术当然是一个非常值得大力研究的课题，我们课题组也在无铅压电陶瓷研究方面取得点滴成绩。但是，相比铅基压电陶瓷，无铅压电陶瓷还有很多基础科学问题和关键技术问题需要研究。铌酸钾钠是一个被非常看好的无铅压电陶瓷体系，但是其性能稳定性有待提高，而且其工艺敏感性也太强。近年来，压电材料除了传统应用领域外，在能量收集方面的应用也受到极大关注。我认为，对于新应用技术研发，应该首先考虑使用无铅压电材料。

对于热电材料，其实研究也有很长历史，但近20年来的进展非常显著，尤其跨学科研究越来越受关注。热电材料研究的关键是如何实现电学和热学性能的解耦调控，其复杂程度相比压电材料其实是有过之而无不及。提高热电优值（ZT值）是热电材料研究的永久课题，这对碲化铋和碲化铅等传统热电材料尤其重要，但同时探索新热电化合物也是近几年来的热点。另外，器件技术对于热电发电应用至关重要，有很多工艺性问题需要研究。

材料人：看您还申请了很多专利，如果热电、压电材料要产业化应用的话，您觉着有哪些挑战？

李老师：压电的话，主要是无铅压电的产业化，要实现无铅压电的话有两个方面的要求：1、工艺相对稳定，压电性能要高，但是成本不要太高；2、环保意识越来越强，立法也越来越严格，要满足环境友好的相关指标，比如欧盟推出的RoHS指令（关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令）等。其实，最近十多年的研究进展还是比较明显的，我们也注意到近期RoHS指令可能会对铅基压电陶瓷的使用会更加严格。

目前热电材料的产业化没有压电那么大，但在制冷方面已经得到很多的应用，而且发展势头很好，比如冰箱、红酒柜、局部控温系统等等。在发电方面，产业化的前景非常好，但还有不少挑战的地方。重点是如何实现中低温（比如说150℃-250℃）低品位热源的热电发电，比如回收汽车废热、工业废热进行热电发电。

材料人：材料人致力于帮助材料领域人才成长，您能不能给提一下材料科研领域人才的一些建议或者意见。

李老师：对研究生招生的硬性要求就是，要对研究有热情，有活力，英语水平要比较好，沟通能力较好；

而对于年轻的科研工作者来说，就是：只争朝夕，干好该干的。不管喜不喜欢这份职业，一旦选择了，就要在当下的阶段干好自己该干的。

材料人：听说李老师您这边创办了一个名为Journal of Materiomics的期刊，您能简单介绍一下么

李老师：很高兴您提到这个期刊，希望也借你们的平台宣传一下。Journal of Materiomics（正式缩写为J. Materiomics，简称JMAT）是由中国硅酸盐学会创办的，由Elsevier（爱思维尔）出版的材料类综合学术刊物。Materiomics是一个比较新的词，是材料组学的意思，为了便于交流，这个期刊的中文名也可以叫做“材料学学报”。JMAT是去年创刊的，目前是季刊。很欣慰的是，在国内外同行的大力支持下，JMAT成长势头良好。我们力争把它办成源自中国的高影响力国际期刊，希望材料界的朋友们多关注和支持（http://www.journals.elsevier.com/journal-of-materiomics/）。

李敬锋教授个人介绍

李敬锋，教育部“长江学者”特聘教授，国家杰出青年基金获得者，清华大学材料学院副院长，材料学院欧洲杯线上买球 材料研究所所长。1984年毕业于华中滚球体育 大学并由政府公派日本留学，分别于88年和91年获得日本东北大学材料系硕士和博士学位，92至02年任日本东北大学助理教授(92-97)和副教授(97-02)，02年回国任清华大学教授。

学术兼职

李敬锋教授还担任Journal of Materiomics和Journal of Chinese Ceramic Society主编、『硅酸盐学报』副主编、以及NPG Asia Materials、Journal of Asian Ceramic Societies、Journal of Advanced Ceramics、Rare Metals、Energy Harvesting and Systems、『无机材料学报』等多个国际期刊编委。现任中国材料学会理事及热电材料与应用分会副主任，中国硅酸盐学会理事和薄膜与涂层分会副理事长，中国微纳米技术学会理事，功能梯度材料国际顾问委员会委员，IEEE-UFFC 协会铁电委员会委员等学术职务。

学术成果及获得荣誉

李教授长期从事先进陶瓷材料研究，集中在热电材料、压电陶瓷与薄膜、功能梯度材料、微加工技术、陶瓷力学性能等方向。至今为止发表SCI论文352篇（H因子48），入选爱思维尔评选的2014和2015年度材料科学领域中国高被引学者榜单，获国内外授权发明专利25项，主编『新材料概念』和『欧洲杯线上买球 材料及其应用技术』，在国际会议上做大会报告/特邀报告60余次。曾获日本金属学会青年研究学者奖、日本原田研究奖、北京市科学技术奖（三等）、Journal of the American Ceramic Society的Outstanding Author Loyalty Award等奖励和荣誉。

主要论文

【1】J.-F. Li, K. Wang, F.-Y. Zhu, L.-Q. Cheng and F.-Z. Yao, (K, Na)NbO₃-Based Lead-Free Piezoceramics: Fundamental Aspects, Processing Technologies and Remaining Challenges, Journal of the American Ceramic Society, 96 (2013)3677-3696. (Feature/Review article, cover page)

【2】J.-F. Li, W. S. Liu, L.-D. Zhao, M. Zhou, High-performance nanostructured thermoelectric materials, NPG Asia Materials, 2 (2010) 152-158. (Review article).

【3】T.-R. Wei, G. Tan, X. Zhang, C.-F. Wu, J.-F. Li, V. P. Dravid, G. J. Snyder, M. G. Kanatzidis, Distinct Impact of Alkali-Ion Doping on Electrical Transport Properties of Thermoelectric p-type Polycrystalline SnSe, Journal of the American Chemical Society, 138(2016)8875-8882.

【4】Y. Pan, J.-F. Li, Thermoelectric performance enhancement in n-type Bi₂(TeSe)₃alloys owing to nanoscale inhomogeneity combined with a spark plasma textured-microstructure, NPG Asia Materials, 8(2016)e275

【5】J. H. Li, Q. Tan, J.-F. Li, et. al., BiSbTe-Based Nanocomposites with High ZT: The SiC Nanodispersion on Thermoelectric Properties, Advanced Functional Materials, 23 (2013) 4317-4323.

【6】K. Wang, J.-F. Li, Domain Engineering of Lead-free Li-modified (K, Na)NbO₃Polycrystals with Highly Enhanced Piezoelectricity, Advanced Functional Materials, 20(2010) 1924-1929.

【7】Z.-X. Zhu, J.-F. Li, Y. Y. Liu, J. Y. Li, Shifting of morphotropic phase boundary and superior piezoelectric response in Nb-doped Pb(Zr,Ti)O₃epitaxial thin films, Acta Materialia, 57 (2009) 4288–4295.

【8】M. Zhou, J.-F. Li, T. Kita, Nanostructured AgPb_mSbTe_m+2system bulk materials with enhanced thermoelectric performance, Journal of the American Chemical Society, 130 (2008) 4527-4532.

【9】J.-F. Li, K. Wang, B. P. Zhang, L. M. Zhang, Ferroelectric and piezoelectric properties of fine-grained Na_0.5K_0.5NbO₃lead-free piezoelectric ceramics prepared by spark plasma sintering, Journal of the American Ceramic Society 89 (2006) 706.

【10】W. Gong, J.-F. Li, C.-E Peng, Z. Gui and L. T. Li, In-Plane Aligned Pb(Zr, Ti)O₃Microbelts Fabricated by Near Migration and Restricted Growth, Advanced Materials, 17 (2005)1952-1956.