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個(gè)人簡介

褚衍輝，1987年8月出生，山東棗莊人，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究員、博士生導(dǎo)師。國家優(yōu)秀青年基金獲得者、中科協(xié)青年人才托舉工程項(xiàng)目入選者；兼任中國硅酸鹽學(xué)會特種陶瓷分會青年工作委員副主任委員、中國硅酸鹽學(xué)會測試技術(shù)分會理事。

研究方向

（1）高熵陶瓷及粉體材料

（2）新型超高溫防護(hù)涂層及納米材料

（3）材料基因工程

成績不菲，多個(gè)“首次”

褚衍輝，本科就讀于濟(jì)南大學(xué)物理專業(yè)，碩博就讀于西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)專業(yè)，2014年1月-2015年9月，受國家留學(xué)基金委資助赴美國哈佛大學(xué)博士聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)習(xí)；2016年9月-2019年9月，就職于華南理工大學(xué)，任副研究員（破格）、碩導(dǎo)；2019年9月至今，任研究員（破格）。

超高溫陶瓷材料屬于戰(zhàn)略性高技術(shù)材料，是國家重大戰(zhàn)略亟需發(fā)展的材料，廣泛用于航空航天發(fā)動機(jī)、空天飛行器熱防護(hù)、航空剎車、核能以及高速切削刀具等極端環(huán)境下服役的部件中。然而，隨著航空航天、國防軍工等國家重大戰(zhàn)略對超高溫陶瓷材料性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)超高溫陶瓷材料已經(jīng)無法滿足使用需求。因此，發(fā)展可應(yīng)用于未來極端條件下的新型超高溫陶瓷材料不僅是目前國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題，而且也是滿足我國航空航天、國防軍工等國家重大戰(zhàn)略需求。

褚衍輝在李賀軍院士和董紹明院士的細(xì)心悉心指導(dǎo)下，一直從事國防武器裝備極端環(huán)境下服役的新材料研發(fā)工作。同時(shí)也做出了不菲的成績，實(shí)現(xiàn)多個(gè)“首次”：

（1）在國際上率先開展了高熵超高溫陶瓷材料系統(tǒng)而深入的研究，首次建立了高熵超高溫陶瓷材料全面系統(tǒng)的形成能力理論判據(jù)。首次采用熔鹽法、硼熱還原法、硼/碳熱還原法、碳熱還原法以及聚合物先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法等方法合成出系列高純、超細(xì)/納米級、成分均勻的高熵超高溫陶瓷粉體，揭示了相關(guān)的合成機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)成分和結(jié)構(gòu)可控的高熵超高溫陶瓷粉體合成提供了理論指導(dǎo)。

（2）揭示納米材料的新型生長機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了系列新型SiC納米材料的可控生長。在國際上首次提出一種原位CVD可控合成新方法合成SiC納米材料，實(shí)現(xiàn)了系列新型SiC納米材料的可控生長；首次發(fā)現(xiàn)了納米材料的高溫Plateau-Rayleigh以及螺位錯等新型生長機(jī)理，并建立了相應(yīng)的生長模型，豐富和發(fā)展了納米材料的生長機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)新型納米材料的可控生長提供了理論指導(dǎo)。

（3）采用超高壓燒結(jié)技術(shù)在國際上首次合成了高熵碳化物納米晶陶瓷。

不懼高溫，革命性陶瓷材料的誕生

除以上成就，其最令人矚目的成就就是——新型高熵多孔硼化物材料，在50% 氣孔率之下實(shí)現(xiàn)了337MPa的壓縮強(qiáng)度、以及0.76Wm-1K-1的熱導(dǎo)率。它兼具優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度和隔熱性能，有望用于新一代高超聲速飛行器熱端隔熱部件。

據(jù)了解，褚衍輝團(tuán)隊(duì)長期以來聚焦于高熵超高溫陶瓷材料的研發(fā)。倘若這款多孔陶瓷能被用于高超聲速飛行器熱端隔熱部件，便能有效避免高超聲速飛行器表面高溫環(huán)境對于內(nèi)部零部件所造成的不良影響，大幅提高新一代飛行器的服役可靠性。

實(shí)際上，褚衍輝課題組剛開始此次研究時(shí)，其安排的研究生學(xué)生甚至打起退堂鼓，原因在于多孔陶瓷是一個(gè)很早的研究課題，在20 世紀(jì) 70 年代便已有系統(tǒng)性的文獻(xiàn)報(bào)道，針對多孔陶瓷結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度和隔熱性能的優(yōu)化，相關(guān)的報(bào)道、文獻(xiàn)數(shù)不勝數(shù)。如何做出自己的特色并實(shí)現(xiàn)性能突破？是褚衍輝一直在思考的問題。

在偶然一次實(shí)驗(yàn)中他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用超快速燒結(jié)設(shè)備制備致密的高熵硼化物陶瓷時(shí)，雖然能夠獲得一個(gè)完整的塊體。但是，上述材料明顯不具備致密陶瓷該有的重量和光澤，因此顯然是一個(gè)多孔材料。于是便讓負(fù)責(zé)的學(xué)生測試了該材料的力學(xué)性能，結(jié)果驚喜發(fā)現(xiàn)它有幾十MPa的壓縮強(qiáng)度，明顯高于目前多孔陶瓷的壓縮強(qiáng)度。

基于前期在高熵陶瓷基礎(chǔ)理論方面的研究基礎(chǔ)，褚衍輝在假設(shè)能在原子尺度上進(jìn)一步高熵化，以及在納米尺度上實(shí)現(xiàn)強(qiáng)晶界結(jié)合，并在微米尺度上進(jìn)一步降低孔隙結(jié)構(gòu)尺寸，是否能讓多孔陶瓷兼具高強(qiáng)高隔熱特性？

經(jīng)過團(tuán)隊(duì)的努力，借助自主研發(fā)的超快合成設(shè)備，成功實(shí)現(xiàn)最初的設(shè)想。

參考來源：

【青托工程】青托人才成長故事——褚衍輝

DeepTech深科技：華南理工團(tuán)隊(duì)研發(fā)多孔陶瓷材料，2000℃下力學(xué)強(qiáng)度達(dá)到690MPa，可用于太空探索裝備等

華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院官網(wǎng)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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