北京科技大学材料学院材料学系张虎副教授

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姓    名：        张虎        
所在系所：材料系
职    务：        干部
职    称：        副教授
通信地址：北京市海淀区学院路30号北京科技大学材料学院材料学系
邮    编：        100083
办公地点：主楼332
电    话：        010-62333514
邮    箱：        zhanghu@ustb.edu.cn

教育背景：
2016/10-2017/10  美国博伊西州立大学 访问学者
2013/09–至今    北京科技大学 材料学系 副教授
2012/06–2013/08 北京科技大学 材料学系 讲师
2010/02–2012/05中国科学院物理研究所 磁学国家重点实验室 博士后
2007/10–2009/10 美国能源部 Ames实验室 联合培养博士
2004/09–2007/09 北京科技大学 材料学系 硕博连读
2000/09–2004/06 北京科技大学 材料学系 学士

研究领域：
(1)   金属磁性材料的结构、基础磁性、磁热效应及相关物理机制研究；
(2)   新型磁相变材料的探索开发，及相关结构、磁性、相变过程及相关功能研究。

主讲课程：
主讲《电子功能材料导论(全英文)》、《固体物理基础B》，担任《材料概论(全英文)》、《材料的物理性能B(全英文)》部分内容的讲授

主要论著：

[1]        Hu Zhang*, YaWei Li, Enke Liu, YaJiao Ke, JinLing Jin, Yi Long, and B. G. Shen. Giant rotating magnetocaloric effect induced by highly texturing in polycrystalline DyNiSi compound. Scientific Reports. 5, 11929 (2015).
[2]        H. Zhang*, Y. J. Sun, E. Niu, F. X. Hu, J. R. Sun, and B. G. Shen. Enhanced mechanical properties and large magnetocaloric effects in bonded La(Fe, Si)13-based magnetic refrigeration materials. Appl. Phys. Lett. 104, 062407 (2014).
[3]        H. Zhang*, Y. J. Sun, E. Niu, L. H. Yang, J. Shen, F. X. Hu, J. R. Sun, and B. G. Shen. Large magnetocaloric effects of RFeSi (R = Tb and Dy) compounds for magnetic refrigeration in nitrogen and natural gas liquefaction. Appl. Phys. Lett. 103, 202412 (2013).
[4]        H. Zhang*, B. G. Shen, Z. Y. Xu, J. Shen, F. X. Hu, J. R. Sun, and Y. Long. Large reversible magnetocaloric effects in ErFeSi compound under low magnetic field change around liquid hydrogen temperature. Appl. Phys. Lett. 102, 092401 (2013).
[5]        Hu Zhang*, YaWei Li, Enke Liu, Kun Tao, MeiLing Wu, YiXu Wang, HouBo Zhou, YanJun Xue, Chen Cheng, Tim Yan, KeWen Long, and Yi Long. Multiple magnetic transitions in MnCo1-xCuxGe driven by changes in atom separation and exchange interaction. Materials and Design 114, 531-536 (2017).
[6]        YaWei Li, Hu Zhang*, Kun Tao, YiXu Wang, MeiLing Wu, and Yi Long. Giant magnetocaloric effect induced by reemergence of magnetostructural coupling in Si-doped Mn0.95CoGe compounds. Materials and Design 114, 410-415 (2017).
[7]        H. Zhang* and B. G. Shen*. Magnetocaloric effects in RTX intermetallic compounds (R = Gd-Tm, T = Fe-Cu and Pd, X = Al and Si). Chin. Phys. B 24(12), 127504 (2015). (Invited review)
[8]        H. Zhang, F. X. Hu, J. R. Sun, and B. G. Shen*. Effects of interstitial H and/or C atoms on the magnetic and magnetocaloric properties of La(Fe, Si)13-based compounds. Sci. China Phys. Mech. 56, 1-10 (2013). (Invited review)
[9]        MeiLing Wu, Hu Zhang*, ZhiYi Xu, YiXu Wang, Kun Tao, YingLi Zhang, Tim Yan, KeWen Long, YaWei Li, Jun Yao Shen, and Yi Long. Magnetocaloric effect over a wide temperature range in GdxHo3-xAl2 compounds with successive magnetic transitions. Intermetallics 83, 38-42 (2017).
[10]   Yi-Xu Wang, Hu Zhang*, Mei-Ling Wu, Kun Tao, Ya-Wei Li, Tim Yan, Ke-Wen Long, Teng Long, Zheng Pang, and Yi Long. Large reversible magnetocaloric effect induced by metamagnetic transition in antiferromagnetic HoNiGa compound. Chin. Phys. B 25(12), 127104 (2016).
[11]   H. Zhang*, Y. J. Sun, Y. W. Li, Y. Y. Wu, Y. Long, J. Shen, F. X. Hu, J. R. Sun, and B. G. Shen. Mechanical properties and magnetocaloric effects in La(Fe, Si)13 hydrides bonded with different epoxy resins. J. Appl. Phys. 117, 063902 (2015).
[12]   YaWei Li, H. Zhang*, Tim Yan, KeWen Long, HuaSheng Wang, YanJun Xue, Chen Cheng, and HouBo Zhou. Successive magnetic transitions and magnetocaloric effect in Dy3Al2 compound. J. Alloys Compd. 651, 278-282 (2015).
[13]   H. Zhang*, Y. Y. Wu, Y. Long, H. S. Wang, K. X. Zhong, F. X. Hu, J. R. Sun, and B. G. Shen. Large reversible magnetocaloric effect in antiferromagnetic HoNiSi compound. J. Appl. Phys. 116, 213902 (2014).
[14]   H. Zhang*, Y. J. Sun, L. H. Yang, E. Niu, H. S. Wang, F. X. Hu, J. R. Sun, and B. G. Shen. Successive inverse and normal magnetocaloric effects in HoFeSi compound. J. Appl. Phys. 115, 063901 (2014).
[15]   H. Zhang*, L. H. Yang, J. Y. Li, Z. Wang, E. Niu, R. M. Liu, Z. B. Li, F. X. Hu, J. R. Sun, and B. G. Shen. Magnetic properties and magnetocaloric effect in Tb3Al2 compound. J. Alloys Compd. 615, 406-409 (2014).
[16]   H. Zhang*, Y. Long, E. Niu, X. P. Shao, J. Shen, F. X. Hu, J. R. Sun, and B. G. Shen. Influence of particle size on the hydrogenation in La(Fe, Si)13 compounds. J. Appl. Phys. 113, 17A911 (2013).
[17]   H. Zhang*, B. G. Shen, Z. Y. Xu, X. Q. Zheng, J. Shen, F. X. Hu, J. R. Sun, and Y. Long. Reduction of hysteresis loss and large magnetocaloric effect in the C- and H-doped La(Fe, Si)13 compounds around room temperature. J. Appl. Phys. 111, 07A909 (2012).
[18]   H. Zhang*, Z. Y. Xu, X. Q. Zheng, J. Shen, F. X. Hu, J. R. Sun, and B. G. Shen. Magnetocaloric effects in RNiIn (R = Gd-Er) intermetallic compounds. J. Appl. Phys. 109, 123926 (2011).
[19]   H. Zhang*, Y. Long, Q. Cao, M. Zou, K. A. Gschneidner, Jr., V. K. Pecharsky. Effect of Ca on the microstructure and magnetocaloric effects in the La1-xCaxFe11.5Si1.5 compounds. J. Alloys Compd. 509, 3746-3750 (2011).
H. Zhang*, B. G. Shen, Z. Y. Xu, J. Chen, J. Shen, F. X. Hu, J. R. Sun. Large reversible magnetocaloric effect in Er2In compound. J. Alloys Compd. 509, 2602-2605 (2011).

主要项目：
(1)        国家自然科学基金面上基金项目(项目号：51671022)
(2)        国家自然科学基金青年科学基金项目(项目号：51001114)
(3)        北京市自然科学基金面上项目(项目号：2162022)
(4)        博士后科学基金面上项目(项目号：20100470592)
(5)        中央高校基本科研业务项目(项目号：FRF-TP-15-002A3)
(6)        北京科技大学全英文教学示范课程建设项目(项目号：KC2014QYW02)
(7)        北京科技大学本科教育教学改革与研究项目(项目号：JG2015M10)
(8)        北京科技大学2014年度校级“十二五”规划教材项目。


获得荣誉：
2016年12月  优秀本科生班导师；
担任Nature旗下《Scientific Reports》期刊编辑；
Applied Physics Letters和Journal of Alloys and Compounds等SCI期刊审稿人

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Advanced Electronic Materials: 室温磁制冷材料新突破：优异综合性能的La(Fe, Si)13Hy/In复合材料

基于磁热效应的磁制冷技术因具有绿色环保和节能高效等优点，被认为是取代传统气体压缩式制冷的新一代制冷技术。而作为磁制冷技术的核心部分，磁制冷材料的综合性能会影响最终的磁制冷应用及效率。传统磁制冷金属Gd受限于资源少、价格高等问题一直无法商业化。近年来，一系列具有大磁热效应的室温磁制冷材料被报道，但它们在制备工艺、热导率、耐蚀性、磁/热稳定性等方面仍具有明显的劣势。因此，寻求综合性能媲美甚至优于金属Gd的室温磁制冷材料是本领域研究的重要挑战之一。

研究发现，La(Fe, Si)13Hy氢化物在室温附近磁热效应显著高于金属Gd，且相变可调、原料无毒、价格低廉，极具应用潜力。但La(Fe, Si)13Hy氢化物力学性能差，难于加工成型。通过金属热压粘结可以改善La(Fe, Si)13材料的力学性能，但热压工艺会导致氢化物的分解。相反，通过环氧树脂冷压粘结可以制备出力学性能良好的La(Fe, Si)13Hy氢化物，但同时会导致材料热导性能的下降，影响磁制冷材料与传热流体之间的热量传导。

基于以上问题，北京科技大学材料科学与工程学院张虎课题组与中国科学院物理研究所、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、华南理工大学合作，通过低熔点金属热压粘结工艺研发了一种具有优异综合性能的La(Fe, Si)13Hy/In复合磁制冷材料。尤其是，含40 wt.% In复合材料的热导率为26.9 W m-1 K-1，远远高于金属Gd的热导率9.5 W m-1 K-1，是目前室温磁制冷材料中最高的热导率。有趣的是，非磁性元素In的加入不仅没有降低磁热效应，反而使磁热效应上升，研究发现这是由于残余压制应力导致一级相变性质增强所致。此外，La(Fe, Si)13Hy/In复合磁制冷材料还具有良好的力学性能、机加工性能、耐蚀性、磁/热循环稳定性等优点。该结果不仅表明La(Fe, Si)13Hy/In复合磁制冷材料能够替代传统磁制冷工质Gd，而且为其它磁制冷材料的综合性能优化提供了一种简单易行的方法。相关文章发表在Advanced Electronic Materials (DOI: 10.1002/aelm.201700636)上。