董蜀湘

博士、教授


北京大学工学院材料科学与工程系教授;
美国弗吉尼亚理工大学兼职教授


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电子邮箱:sxdong@pku.edu.cn
个人主页:http://www2.coe.pku.edu.cn/subpaget.asp?id=201


董蜀湘

研究领域:

涉及铁电、铁磁材料,器件和理论,包括: (1)磁电复合材料、磁电器件和磁-弹-电耦合理论;(2) 压电微马达、空间(低温)超声马达与驱动器,(3)磁传感器,电流传感器,氢气传感器,速度传感器,和压电传感器,(4) 压电变压器,(5)声换能器,(6)微泵和微阀。

 

教育经历:

1982年获武汉大学半导体物理学士学位
1989年获清华大学固体物理理学硕士学位
1993年获清华大学材料科学与工程工学博士学位

 

研究背景:

理论方面
1.在磁电叠层复合材料理论研究中,创立磁场-弹-电场耦合等效电路方法和理论模型,侧重于磁场-电场的动态,特别是谐振耦合。是目前磁电复合材料中主要三种理论方法之一. 推导出考虑尺寸效应的磁电耦合系数表达式;
2.提出谐振声场扰动机理用于目标定位; 提出剪切-弯变模式的压电行波激发和驱动方法;建立压电/金属复合板的平面压电方程,发展出最简洁的解析公式用于压电园板位移-负载关系的精确计算。

实验方面:
A.压电器件
1.  世界上最小的压电微马达
该成果获美国宾州大学材料进步一等奖(First Place Prize in Material Advances in MRL, The Pennsylvania State University on Dec., 2000); 论文发表在“IEEE Trans. On Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control,Vol.50, No.4, 2003”。
2.  发展了极低温(空间)线性和旋转型压电单晶超声步进电机
该成果发表在Applied Physics Letters, Vol.86, no.5, pp053501, 2005; Vol.92, no.15, pp153504, 2008。
3.发现谐振声场扰动方法及机理可用于目标声学定位;
该成果发表在 (i) Applied Physics Letters, Vol.82, no.23, pp4181, 2003; (ii) Review of Scientific Instruments, vol.74, no.23, pp4863, 2003
4. 提出压电声谐振腔和智能皮肤方法用于氢气泄漏的主动式监测;
该成果发表在 (i) Applied Physics Letters, Vol.82, no.25, pp4590, 2003; (ii) IEEE Trans. On Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol.50, No.9, pp1105, 2003;(iii) Applied Physics Letters, Vol.84, no.21, pp4153, 2004。 该传感器成功的用于美国能源部氦气和氩气等气体快速在线监测;
5.提出压电剪切模式的超声行波激发方法用于压电马达的驱动
该成果发表在IEEE Trans. On Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol.51, No.10, pp1240, 2004.
7.  提出环形大位移压电致动器的概念( piezoelectric ring-morph actuator);
该成果优于美国宾州大学近年发展的“Cymbal” or “Mooni”概念。该成果发表在 (i) Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol12, No.9, 2001, (ii) Journal of Electroceramics, vol.8, no.2, pp155, 2002.
8.提出和发展了一种压电效应-电流变效应结合的步进马达
该成果发表在IEEE on Component Packaging, and Manufacturing Technology, Part A, Vol.18, No.2, 1995。
9.  空间用压电变压器优化理论研究;
10.  用于光学镜头自动调焦的毫米量级微马达;
11. 智能可调控电感等电子器件。
 
B. 磁电材料和器件
1. 发现磁、压电复合材料具有超高的磁场灵敏度(~10-12 Tesla);
该成果发表在Applied Physics Letters, Vol. 83, no.11, pp2265, 2003. 该成果 被其它文章多次 介绍和引用。
2. 发现最强的磁电复合材料和耦合效应
该成果最近发表在Applied Physics Letters, Vol. 89, no.25, pp252904, 2006. 该成果是近年来在磁电复合材料的一个重要突破。
3. 发现磁、压电复合材料(Terfenol-D/PZT)具有超高的电压增益效应
该成果发表在 Applied Physics Letters, Vol. 85, no.14, 2004;
4. 发现磁电复合材料的gyration效应
该成果发表在Applied Physics Letters, Vol. 89, no.24, 2006。
 
二、发表文章和专利
在国际国内重要刊物上发表文章100余篇,SCI文章90余篇,其中Applied Physics Letters 30 篇,20篇为第一作者;SCI引用次数2700余次。拥有授权美国发明专利4项,中国发明专利19项。

 

代表性论文:

Shuxiang Dong, and Junyi Zhai, “Equivalent circuit approach in magnetoelectric laminated composites” (invited paper for multiferroics special issue), Chinese Science Bulletin, v53,no4,p2113, 2008.
Shuxiang Dong, Jie-Fang Li, and D. Viehland, “Ultrahigh Magnetic Field Sensitivity in Laminate of TERFENOL-D and Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 Crystals”, Applied Physics Letters, Vol.83, no.11, p2265, 2003
Shuxiang Dong , Li Yan, Dwight Viehland et al, “A piezoelectric single crystal traveling wave step motor for low-temperature applications”, Applied Physics Letters, v.92, 2008.
Shuxiang Dong, Junyi Zhai, Zengping Xing, Jie-Fang Li, D. Viehland, “Giant magnetoelectric effect (under a dc magnetic bias of 2 Oe) in laminate composites of FeBSiC alloy ribbons and Pb(Zn-1/3,Nb-2/3)O-3-7%PbTiO3 fibers”,Applied Physics Letters, v.91, no.2, July, 2007.
Shuxiang Dong, Junyi Zhai, Jie-Fang Li, D. Viehland, “Strong magnetoelectric charge coupling in stress-biased multilayer piezoelectric/magnetostrictive composites”, Journal of Applied Physics, v.101, no.12, Jun.15, 2007.
Shuxiang Dong, Kenji Uchino  and Longtu Li, D. Viehland, “Analytical Solutions for the Transverse Deflection of a Piezoelectric Axi-symmetric Unimorph Actuator”, IEEE Trans. On Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol.54, no.6, p1240, June, 2007.
Shuxiang Dong, Junyi Zhai, Jie-Fang Li, D. Viehland, “Near-perfect  magnetoelectricity in high-permeability magnetostrictive/piezoelectric-fiber laminates”, Applied Physics Letters, v.89, 252904, 2006.
Shuxiang Dong, Junyi Zhai, Jie-Fang Li, D. Viehland, M.I. Bichurin, “Magnetoelectric gyration effect in Tb1-xDyxFe2-y/Pb(Zr,Ti)O3 laminated composites at the electromechanical resonance”, Applied Physics Letters,v.89, 243512, 2006.
Shuxiang Dong, Junyi Zhai, Jie-Fang Li, D. Viehland, “Magneto-electric effect in Terfenol-D/PZT/mu-metal composite”, Applied Physics Letters, 89, 122903 (2006).
Shuxiang Dong, Jie-Fang Li, and D. Viehland, “Small dc magnetic field response of Terfenol-D/PZT laminate”, Applied Physics Letters, vol. 88, 082907, 2006