2018年国家自然奖项目提名-低导热陶瓷的材料设计与热物理性能

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中国建材联合会提名2018年国家自然奖项目公示内容

项目名称

低导热陶瓷的材料设计与热物理性能

推荐单位

中国建筑材料联合会中国建筑材料联合会中国建筑材料联合会中国建筑材料联合会

通讯地址

北京市海淀区三里河路北京市海淀区三里河路北京市海淀区三里河路北京市海淀区三里河路北京市海淀区三里河路11号(100831)(100831)

邮政编码邮政编码

100831

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罗宁

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提名单位（专家）意见单位（专家）意见

项目获得2017年建筑材料科学技术奖（自然类）一等。

节能减排是应对目前源和环境危机的重要策略，而隔热保温技术提高节能减排是应对目前源和环境危机的重要策略，而隔热保温技术提高源利用效率、降低排放的有手段之一。本项目针对适于燃气轮机航空发动用效率、降低排放的有手段之一。本项目针对适于燃气轮机航空发动用效率、降低排放的有手段之一。本项目针对适于燃气轮机航空发动用效率、降低排放的有手段之一。本项目针对适于燃气轮机航空发动机以及其他高温热的严苛高温热冲击条件的强韧隔陶瓷材料，在严苛高温热冲击条件的强韧隔陶瓷材料，在热物理性能、材料结构和成分设计方面取得了一系列理论应用果。主要创新、材料结构和成分设计方面取得了一系列理论应用果。主要创新、材料结构和成分设计方面取得了一系列理论应用果。主要创新点和学术贡献如下：

（1）系统全面的研究了通过晶格点缺陷降低陶瓷材料热导率的原理和方法，相关工作被欧陶主编评价为“权威而且全面”，在此基础上建立的，在此基础上建立的晶格缺陷声子散射模型得到同行认可，并在热障涂层、电材料高温防护散射模型得到同行认可，并在热障涂层、电材料高温防护散射模型得到同行认可，并在热障涂层、电材料高温防护散射模型得到同行认可，并在热障涂层、电材料高温防护等领域得到应用，对于完善陶瓷材料高温热物理性能的论做出了贡献。

（2）提出了调控陶瓷材料高温热物理性能的新颖机制，如“局域非简谐振动机制”以及“间隙子机制”，能够在保，能够在保持材料高温力学性能的同时大幅度降低热导率、提高膨胀系数；这热导率、提高膨胀系数；这热导率、提高膨胀系数；这些新机制得到国内外同行的认可和采用，在型热些新机制得到国内外同行的认可和采用，在型热障涂层材料方面设计和研制发挥了引领性作用。

（3）研制了一系列新型热障涂层候选材料，其中掺杂）研制了一系列新型热障涂层候选材料，其中掺杂）研制了一系列新型热障涂层候选材料，其中掺杂Sm2Zr2O7和Gd2Zr2O7在目前世界工作温度最高的燃气轮机上得到成功应用。

项目完成人在物理、材料陶瓷领域权威期刊项目完成人在物理、材料陶瓷领域权威期刊项目完成人在物理、材料陶瓷领域权威期刊PRLPRLPRL、PRBPRBPRB、ACTA MATERACTA MATERACTA MATERACTA MATER、JACerSJACerSJACerS发表近三十篇具有重要影响力的论文，由于在低导热陶瓷研究以及篇具有重要影响力的论文，由于在低导热陶瓷研究以及结构陶瓷研究方面的独特贡献，第一完成人于2015年度入选世界陶瓷科学院士。

拟推荐该项目为国家自然科学奖二 等奖。

项目简介

项目属于特种陶瓷领域。耐高温、低导热耐高温、低导热、高热膨胀、高热膨胀高强韧的陶瓷涂层是提高燃气轮机等热金属部件使役温度极限、热效率和可靠性的关键技术。降低陶瓷热导率陶瓷热导率陶瓷热导率陶瓷热导率陶瓷热导率的同时保持的同时保持的同时保持的同时保持的同时保持材料高温热机械性能高温热机械性能高温热机械性能高温热机械性能高温热机械性能高温热机械性能高温热机械性能和高热膨胀系数高热膨胀系数高热膨胀系数高热膨胀系数高热膨胀系数高热膨胀系数是当今国内外陶当今国内外陶当今国内外陶当今国内外陶当今国内外陶当今国内外陶瓷热障涂层领域的技术难点。团队自2001年起在年起在863计划、自然科学基金等资计划、自然科学基金等资助下，从陶瓷点缺陷、结构设计入手系统研究了热导率变化的影响因素发助下，从陶瓷点缺陷、结构设计入手系统研究了热导率变化的影响因素发助下，从陶瓷点缺陷、结构设计入手系统研究了热导率变化的影响因素发助下，从陶瓷点缺陷、结构设计入手系统研究了热导率变化的影响因素发现了降低陶瓷热导率、提高膨胀系数改善温稳定性的新原理和方法，研制了一系列具有优异隔热性能及高温机械的障涂层陶瓷材料。主要创新研制了一系列具有优异隔热性能及高温机械的障涂层陶瓷材料。主要创新点有：

（1）系统研究了复杂氧化物结构中引入点缺陷大幅降低热导率的原理和方法，提出了点缺陷引起的局域化学键变、晶格畸以及质量伏对热传导声子法，提出了点缺陷引起的局域化学键变、晶格畸以及质量伏对热传导声子法，提出了点缺陷引起的局域化学键变、晶格畸以及质量伏对热传导声子的散射机制，建立声子定量物理模型提出了耐高温低热导陶瓷材料设计的散射机制，建立声子定量物理模型提出了耐高温低热导陶瓷材料设计的散射机制，建立声子定量物理模型提出了耐高温低热导陶瓷材料设计准则。理论模型已经在热障涂层、电材料等多个领域得到应用针对具有声准则。理论模型已经在热障涂层、电材料等多个领域得到应用针对具有声准则。理论模型已经在热障涂层、电材料等多个领域得到应用针对具有声准则。理论模型已经在热障涂层、电材料等多个领域得到应用针对具有声子模式的复杂结构氧化物陶瓷，进一步深入探索了材料中本征声散射子模式的复杂结构氧化物陶瓷，进一步深入探索了材料中本征声散射微观机制以及声子传导的空间分布规律，由此建立了基于第一性原理的陶瓷热传规律，由此建立了基于第一性原理的陶瓷热传导的计算方法。被俄罗斯科学院士A. L. IvanovskiiA. L. IvanovskiiA. L. IvanovskiiA. L. IvanovskiiA.L. IvanovskiiA. L. IvanovskiiA. L. IvanovskiiA. L. Ivanovskii认为是“获得复杂材料体系各向异性质的有效手段”，两篇相关论文引用次数分别位列著名材料科学期刊Acta MaterActa MaterActa MaterActa MaterActa MaterActa Mater同年发表所有论文的前2%。

（2）在陶瓷材料中发现了可显著降低热导率的“局域非简谐振动强声子散射机制”，由此可使陶瓷材料呈现类非晶的极低热导率。国内外热障涂层和传导专家认为“局域非简谐振动局域非简谐振动局域非简谐振动局域非简谐振动局域非简谐振动局域非简谐振动强声子散射（RattlingRattlingRattlingRattlingRattling）现象是获得陶瓷更低热导率的新机制”，并据此研制多种具有实用价值的高性能低导热涂层材料。发现了晶格间隙阳离子可以大幅度提高陶瓷热膨胀系大幅度提高陶瓷热膨胀系大幅度提高陶瓷热膨胀系大幅度提高陶瓷热膨胀系大幅度提高陶瓷热膨胀系大幅度提高陶瓷热膨胀系大幅度提高陶瓷热膨胀系大幅度提高陶瓷热膨胀系数，能够有效缓解陶瓷涂层，能够有效缓解陶瓷涂层，能够有效缓解陶瓷涂层，能够有效缓解陶瓷涂层，能够有效缓解陶瓷涂层，能够有效缓解陶瓷涂层，能够有效缓解陶瓷涂层，能够有效缓解陶瓷涂层/合金热失配引起的应力并提高障涂层循环寿命，被国内外相关研究团队多次验证和使用，成果作为无机反应领域“重要创新性”进展被著名文摘证和使用，成果作为无机反应领域“重要创新性”进展被著名文摘证和使用，成果作为无机反应领域“重要创新性”进展被著名文摘证和使用，成果作为无机反应领域“重要创新性”进展被著名文摘期刊ChemInformChemInformChemInformChemInformChemInformChemInform收录。

（3）基于上述理论成果，通过分与结构设计研制出一系列新型高温稳定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统定、低导热高膨胀的陶瓷材料，率比传统YSZYSZ热障涂层材料下降热障涂层材料下降热障涂层材料下降热障涂层材料下降热障涂层材料下降热障涂层材料下降热障涂层材料下降热障涂层材料下降37%~58%37%~58%，其中研制的掺杂，其中研制的掺杂，其中研制的掺杂Sm2Zr2O7和Gd2Zr2O7系列材料已经成功应用于目前系列材料已经成功应用于目前世界上工作温度最高（世界上工作温度最高（世界上工作温度最高（世界上工作温度最高（世界上工作温度最高（世界上工作温度最高（世界上工作温度最高（世界上工作温度最高（世界上工作温度最高（世界上工作温度最高（1600℃）的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家的燃气轮机。国际航空结构材料专家Nitin P. Nitin P. Nitin P. Nitin P. Nitin P. Nitin P.PadurePadurePadure教授在Nature MaterialsNature MaterialsNature MaterialsNatureMaterialsNature MaterialsNature MaterialsNature Materials上发表的综述文章中作为低热导材料领域典型性进展介绍了本研究成果。

项目共发表SCISCISCI论文80余篇，包括物理类顶级期刊PRL2篇、PRB2篇、Acta Mater Acta Mater Acta Mater Acta Mater Acta Mater Acta MaterActa Mater 10篇、陶瓷领域顶级刊物篇、陶瓷领域顶级刊物JACerSJACerSJACerS和JECerSCerSCerS15篇，受邀在篇，受邀在MRS BullMRS BullMRS BullMRS BullMRS Bull热障涂层专刊以及JECerSJECerSJECerS上发表低热导材料展综述2篇。8篇代表作SCISCISCI他引387次。完成人近五年在国际会议上做特邀报告次。完成人近五年在国际会议上做特邀报告40次，受邀在哈佛大学等机次，受邀在哈佛大学等机构做热障涂层材料的专题讲座；项目主要完成人当选国际陶瓷科学院士获得座；项目主要完成人当选国际陶瓷科学院士获得座；项目主要完成人当选国际陶瓷科学院士获得2017年建材科学奖基础类一等。两名完成人获得“青年##”，获得日

本陶瓷学会进步奖。成果对推动材料高温热物理性能研究有重要意义，促本陶瓷学会进步奖。成果对推动材料高温热物理性能研究有重要意义，促本陶瓷学会进步奖。成果对推动材料高温热物理性能研究有重要意义，促了燃气轮机热障涂层的材料体系发展，同时对了燃气轮机热障涂层的材料体系发展，同时对研制节能和环保领域的高温隔热材料也具有指导意义和参考价值。

客观评价

鉴于本项目组在热障涂层低热导材料方向做出的系统性前沿性工作，近年来国际热障涂层领域主要研究机构和专家组织出版热障涂层研究进展专刊，均邀请本项目组撰写热障涂层陶瓷材料方向的综述文章，包括美国材料学会会刊MRS Bulletin热障涂层专刊以及欧洲陶瓷学会会刊Feature Article。15年来，项目组在国际权威期刊发表80余篇热障涂层基础研究论文，包括物理类顶级期刊PRL、PRB、Acta Mater、陶瓷领域顶级刊物美陶和欧陶等。8篇代表作SCI他引387次，总他引560次。项目期间总共发表相关论文80余篇，他引1659次。项目完成人近五年内在重要国际会议上做特邀报告40次，2015年5月受邀在美国哈佛大学、弗吉尼亚理工大学做热障涂层材料的专题报告；基于在低热导陶瓷材料以及其他结构陶瓷材料方面的特色工作，2015年第一完成人当选为世界陶瓷科学院院士，获得2017年建材科学奖基础科学类一等奖。同时项目培养的两名博士生获得“##计划”青年人才称号，获得中国产学研合作创新奖、日本陶瓷学会进步奖、国际热电学会Young Investigator Award等国内外学术荣誉。主要成果引用和评价情况如下：

1、点缺陷声子散射模型获得热传导领域相关学者认可，并在热障涂层材料、热电材料、热防护等多个领域得到应用。如美国热传导理论专家Patrick K. Schelling 在文章（Compt. Mater. Sci. 48, 336(2010)）中验证了此模型，全文共17处引用项目文章；美国加州理工大学著名热电材料专家Jeff Snyder 课题组使用此模型，构建了点缺陷对于材料热电性能影响的理论基础（Adv.Funct. Mater., 23, 1586 (2013)）。模型被Adv.Mater., Energy Environ. Sci., J.Am. Chem. Soc.等杂志多篇高水平论文所使用。

项目组在热导率理论计算方面的研究被加拿大Dalhousie University的Mary Anne White教授课题组的研究论文（Phys. Rev. B, 86, 054303 (2012)）多次引用，并提到项目组关于低热导率材料的探索是“热物理中的重要进展”，认为相关研究理论“有助于进一步降低焦绿石材料热导率”。澳大利亚悉尼大学国际著名焦绿石研究专家B. J. Kennedy 课题组在研究论文（Inorg. Chem., 51,13237 (2012)）中多次引用与评价项目成果，并将项目组研究的稀土锆酸盐与YSZ性能进行比较。北航的宫声凯教授课题组则采用项目的相关数据做对比，讨论焦绿石锆酸盐热物理性能（J. Eur. Ceram. Soc.,34, 1255 (2014)）。项目组提出的材料热学各向异性的研究和计算方法则被俄罗斯科学院院士A. L. Ivanovskii在（J. Supercond. Nov. Magn. 26, 3167 (2013)）文章中大幅评价和引用，并直接采用本项目推导出的低对称性材料的体模量和弹性模量各向异性公式计算相关参数。研究方法被美国康宁公司科研中心主任M.Backhaus-Ricoult博士采用，并据此对复杂氧化物热电材料及工业化前景进行论述，文章采用独立段落讨论项目的代表性工作（App. Phys. A 116, 433 (2014)）。

2、项目提出的“局域非简谐振动强声子散射机制”作为降低氧化物热导率的新思路，得到了国内外同行的验证和认可，并应用于新型低热导材料的设计

和研制。如英国曼彻斯特大学热障涂层材料研究专家Ping Xiao教授认为“局域非简谐振动强声子散射（Rattling）现象是除传统的点缺陷声子散射之外的获得更低热导率的新机制”，并在此基础上开发出(La1-xYx)2Zr2O7陶瓷，成功获得超低热导率（Acta Mater. 60, 7024-7033 (2012)）。北航热障涂层研究专家郭洪波教授指出“Wan等人将RE2Zr2O7中的RE位置采用更小而重的离子取代，能够使热导率急剧下降”，并参考该机制开发出新型(Gd1-xYbx)Zr2O7陶瓷，具有极低的热导率，制备成涂层之后热循环寿命达到3400次（J. Eur. Ceram. Soc., 34, 1255 (2014)）。国际热传导领域权威学者，UIUC的David Cahill教授、哈佛大学的David Clarke院士以及MIT的Gang Chen院士所撰写的材料热传导领域里程碑综述“Nanoscale thermal transport 2003-2012”中，将项目组的研究成果作为重要进展来介绍，如“有证据表明Yb3+掺杂La2Zr2O7中的极低热导率是由于Yb3+的rattler效应”（Appl. Phys. Rev. 1, 011305 (2014)）。在热障涂层材料研究权威学者美国哈佛大学David Clarke教授主编的著名材料科学综述期刊Annu. Rev. Mater. Res中，认为项目组发现的Rattling现象具有“非常有趣的晶格动力学机理”，并能有效降低材料的热导率（Annu. Rev. Mater. Res., 42, 179 (2012)）。

项目发现了晶格小尺寸间隙阳离子可显著提高复杂氧化物热障涂层材料的热膨胀系数的重要方法，对于提高高温热障涂层材料寿命有重要意义。该发现的相关论文（代表性论文8）发表后不久就被重要文摘期刊Cheminform从同时期近百种主流化学期刊（包括Nat Chem，JACS等）发表的论文中筛选作为“最重要和最有创新性”的化学反应类论文加以收录（Cheminform, 38, 49, 2007）。印度巴克巴巴原子研究中心的A.K.Tyagia 团队多次引用项目代表性论文（J. Nucl. Mater. 392, 95 (2009); J. Solid State Chem., 183,41 (2010);J. Nucl. Mater. 406, 238 (2010); Inorg. Chem. 50, 2354 (2011); RSC Adv.2, 8341(2012)），其中运用此方法设计制备了ThO2/Al2O3掺杂Gd2Zr2O7等焦绿石体系材料，显著提高了热膨胀系数。天津大学Lei Guo 团队在研究一系列Sc2O3掺杂稀土锆酸盐材料时多次引用项目组代表性论文，并运用“间隙子离子方法”提高了稀土锆酸盐热障涂层材料的热膨胀系数，取得了与代表性论文相似的显著效果（Mater. Des. 82, 114 (2015)）。

3、项目组研制出一系列新型热障涂层候选材料，受到了多位国内外热障涂层研究专家的高度评价。团队研究成果作为低热导材料领域典型性进展被国际航空结构材料专家Nitin P. Padure教授在Nature Materials上发表的综述文章引用（NatureMater. 15, 804(2016)）。北航徐惠彬院士等专家撰写的综述性文章中指出：“清华大学等单位开展了新型热障涂层陶瓷层材料的研究，研制出了低导热率、高稳定性的稀土锆酸盐材料”（航空学报, 35, 2722(2014)）。美国GE 公司Canan U.Hardwicke和Yuk-Chiu Lau 博士撰写的热障涂层综述性文章以独立段落引述项目工作，提出“Pan 等人展示了一系列低热导率氧化物，正在以活跃的研究工作克服热障涂层化学性质以及结构的限制条件”（J. Therm. Spray Techn., 22, 564 (2013)）。德国弗莱贝格工业大学OlgaFabrichnaya团队在多篇文章中认

为项目研究的掺杂锆酸盐材料是一种理想的热障涂层候选材料（J. Phase Equilib. Diffus., 32, 284(2011); J. Eur. Ceram. Soc.,32,3171(2012)）

近年来，国内外多个从事高温热障涂层材料研究团队参考借鉴本项目组在低热导陶瓷的材料设计、热传导模型和热物理性能理论研究成果，研究取得较大进展。研究成果发表在本领域国内外权威期刊上。项目组的研究论文被他引总数达1659次。

代表性论文专著目录

[1] Wan, Chunlei; Qu, Zhixue; He, Yong;Luan, Dong; Pan, Wei. Ultralow thermal conductivity in highly anion-defectivealuminates. Physical Review Letters, 101(8): 085901 (2008);

[2] Wan, C. L.; Pan, W.; Xu, Q.; Qin, Y.X.; Wang, J. D.; Qu, Z. X.; Fang, M. H. Effect of point defects on the thermaltransport properties of (LaxGd1-x)2Zr2O7: Experiment and theoretical model. PhysicalReview B, 74(14): 144109 (2006);

[3] Xu, Q; Pan, W; Wang, JD; Qi, LH; Miao,HZ; Mori, K; Torigoe, T. Rare-earth zirconate ceramics with fluorite structurefor thermal barrier coatings. Journal of the American Ceramic Society,89(1): 340-342 (2006);

[4] Pan, Wei; Phillpot, Simon R.; Wan, Chunlei;Chernatynskiy, Aleksandr; Qu, Zhixue. Low thermal conductivity oxides. MRSBulletin, 37(10): 917-922 (2012)

[5] Wan, Chunlei; Zhang, Wei; Wang, Yifeng;Qu, Zhixue; Du, Aibing; Wu, Ruifen; Pan, Wei. Glass-like thermal conductivityin ytterbium-doped lanthanum zirconate pyrochlore. Acta Materialia,58(18): 6166-6172 (2010);

[6] Feng, J.; Xiao, B.; Wan, C. L.; Qu, Z.X.; Huang, Z. C. ; Chen, J. C.; Zhou, R.; Pan, W. Electronic structure,mechanical properties and thermal conductivity of Ln2Zr2O7 (Ln = La, Pr, Nd,Sm, Eu and Gd) pyrochlore. Acta Materialia, 59(4): 1742-1760(2011);

[7] Feng, Jing; Xiao, Bing; Zhou, Rong;Pan, Wei; Clarke, David R. Anisotropic elastic and thermal properties of thedouble perovskite slab-rock salt layer Ln2SrAl2O7 (Ln = La, Nd, Sm, Eu, Gd orDy) natural superlattice structure. Acta Materialia, 60(8):3380-3392 (2012);

[8] Qu, Zhixue; Wan, Chunlei; Pan, Wei.Thermal expansion and defect chemistry of MgO-doped Sm2Zr2O7. Chemistryof Materials, 19(20): 4913-4918 (2007).

主要完成人情况

潘伟：第一完成人，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室主任，教授，工作单位及完成单位均为清华大学，是本项目的总体学术负责人，提出该项目的总体实验方案和主要学术思想。是代表性论文1、2、4、5、6、7、8的通讯作者，代表性论文3的共同作者，指导建立了多种声子散射模型和材料计算模型，提出了通过结构设计调控材料热导率和热膨胀系数的研究思路和方法，指导开发了具有极低热导率的稀土锆酸盐、锡酸盐、硅酸盐、铝酸盐等复杂氧化物材料体系。对所有科学发现点均做出了贡献。

万春磊：第二完成人，清华大学材料学院院长助理，助理教授，工作单位及完成单位均为清华大学，项目组主要骨干。代表性论文1、2、5的第一作者，代表性论文4、6和8的共同作者。对科学发现点(1)、(2)和(3)做出了贡献，提出了基于有效介质理论的点缺陷声子散射的物理模型，建立了局域非简谐振动原子声子吸收机制，开发了Ba2REAlO5体系、B位掺杂稀土锆酸盐体系等材料体系。

冯晶：第三完成人，教授，工作单位及完成单位均为昆明理工大学，项目组主要骨干。是代表性论文6、7的第一作者。对科学发现点(1)和(3)做出了贡献，建立了定量预测低热导材料的研究方法，通过第一性原理计算研究了多种低热导材料的力学与热学性能。

瞿志学：第四完成人，副教授，工作单位及完成单位均为北京工业大学，项目组主要骨干。是代表性论文8的第一作者，代表性论文1、2、4、5和6的共同作者。对科学发现点(1)、(2)和(3)做出了贡献，提出了间隙原子调控材料热膨胀系数机制，开发了稀土锡酸盐RE2Sn2O7以及可调控点缺陷设计的Gd8+xCa2+y(SiO4)6O2+3x/2+y等材料体系。

徐强：第五完成人，中国科协学会服务中心副主任，副教授，工作单位为中国科协学会服务中心，完成单位为清华大学，项目组主要骨干。是代表性论文3的第一作者和通讯作者，代表性论文2的共同作者。对科学发现点(1)和(3)做出了贡献，开发了萤石结构稀土锆酸盐体系材料，研究了稀土锆酸盐体系热物理性能规律。

完成人合作关系说明

第一完成人潘伟教授是该项目的总体负责人，项目中的5位成员均出自于清华大学的同一研究组，其中徐强为潘伟教授课题组博士后（2003~2005）；万春磊（2002~2008）、瞿志学（2004~2009）为潘伟教授的博士研究生；冯晶为清华大学与昆明理工大学联合培养博士生（2008~2012），由潘伟教授直接指导。徐强博士后出站后，进入北京理工大学工作，后于2013年调任中国科学技术协会工作；万春磊博士毕业后赴日本名古屋大学进行博士后研究工作并获助理教授职位，于2015年由“##计划”青年人才引进，回到清华大学潘伟教授课题组工作；瞿志学博士毕业后进入北京工业大学工作，继续从事热障涂层及低热导率材料研究，并有联合署名文章发表；冯晶毕业后去哈佛大学继续热障涂层项目研究与深造，由中组部第十一批“##计划”青年人才引进，目前为昆明理工大学全职教员。项目成果均在2001-2012年之间由5位成员合作完成的。主要合作关系说明如下：

1、2008年8月，万春磊（排名第一）、瞿志学（排名第二）、潘伟（排名第五，通讯作者）等合著论文Ultralow thermal conductivity in highly anion-defective aluminates，具体见代表性论文1；

2、2006年10月，万春磊（排名第一）、潘伟（排名第二，通讯作者）、徐强（排名第三）、瞿志学（排名第六）等合著论文Effect of point defects on the thermal transport properties of (LaxGd1-x)2Zr2O7:Experiment and theoretical model，具体见代表性论文2；

3、2006年1月，徐强（排名第一，通讯作者）、潘伟（排名第二）等合著论文Rare-earth zirconate ceramics with fluorite structure for thermalbarrier coatings，具体见代表性论文3；

4、2012年10月，潘伟（排名第一，通讯作者）、万春磊（排名第三）、瞿志学（排名第五）等合著论文Low thermal conductivity oxides，具体见代表性论文4；

5、2010年10月，万春磊（排名第一）、瞿志学（排名第四）、潘伟（排名第七，通讯作者）等合著论文Glass-like thermal conductivity in ytterbium-doped lanthanumzirconate pyrochlore，具体见代表性论文5；

6、2011年2月，冯晶（排名第一，通讯作者）、万春磊（排名第三）、瞿志学（排名第四）、潘伟（排名第八，通讯作者）等合著论文Electronic structure, mechanical properties and thermal conductivityof Ln2Zr2O7 (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Eu and Gd) pyrochlore，具体见代表性论文6；

7、u21147 2012年5月，冯晶（排名第一）、潘伟（排名第四，通讯作者）等合著论文Anisotropic elastic and thermal properties of the double perovskiteslab-rock salt layer Ln2SrAl2O7 (Ln = La, Nd, Sm, Eu, Gd or Dy) naturalsuperlattice structure，具体见代表性论文7；

8、2007年10月，瞿志学（排名第一）、万春磊（排名第二）、潘伟（排名第三，通讯作者）等合著论文Thermal expansion and defect chemistry of MgO-doped Sm2Zr2O7，具体见代表性论文8。