中国科学院新疆理化技术研究所常爱民

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常爱民，男，汉族，1967年生于新疆，中共党员，工学博士，中国科学院新疆理化技术研究所研究员，博士生导师，2002年于电子科技大学获工学博士学位，2004年9月至2005年9月于英国帝国理工学院（Imperial College　London）做访问学者。现任中国科学院新疆理化技术研究所材料物理与化学研究室主任，新疆电子信息材料与器件重点实验室主任，中国物理学会第九届理事会理事，中国仪器仪表学会传感器分会常务理事，全国工业陶瓷标准化委员会功能陶瓷分技术委员会委员，中国科学院大学教授。目前已在Appl. Phys. Lett.、Small、J. Eur. Ceram. Soc.等期刊发表SCI论文70余篇，授权中国发明专利16项，制订电子元器件产品标准3项。承担国家863、国家自然科学基金、中科院战略先导专项、中科院科研装备研制、技术基础科研、批生产攻关、新品研制等项目20余项。 已培养博士研究生11名，硕士研究生15名，目前在读博士研究生2名，在读硕士研究生7名。


姓    名:常爱民        
性    别:男
职    务:        
职    称:研究员(自然科学)
通讯地址:乌鲁木齐市北京南路40号附1号
邮政编码:830011        
电子邮件:changam@ms.xjb.ac.cn        

主要研究领域以及成就：
　　敏感材料研究及元器件研制、薄膜材料制备及性能研究
　　1. 敏感材料研究
　　采用Pechini法、sol-gel法、共沉淀法、微波水热法制备纳米级多元氧化物粉体，采用常规烧结、微波烧结、放电等离子烧结成瓷，重点研究极端环境下应用的温度敏感材料结构及性能。
　　2. 薄膜材料制备及性能研究
　　喷雾热分解法、Dip-coating法、PLD法、LMBE法氧化物薄膜的制备及其性能研究。
　　3. 热敏电阻元器件研制 带领团队针对NTC热敏电阻器的特殊环境应用需求，攻克了材料配方、敏感基元成型、多层结构设计和封装工艺等关键技术，研发出了高温、真空、低温、深海等特殊环境下应用的NTC热敏电阻元器件。
主要荣誉：
　　曾获中国科学院“科技促进发展奖科技贡献二等奖”（2015年第一获奖人）、新疆“科学技术进步一等奖”（2013年第一获奖人）、乌鲁木齐市“科学技术进步一等奖”（2011年第一获奖人）、中国科学院王宽诚基金“西部学者突出贡献奖”（2010年） 、中国科学院“朱李月华优秀教师奖”（2010年）等。
代表性文章：
　　1. Tian Yang, Aimin Chang*, et al. Vacuum Hot Pressed Highly Dense, Nanograined Mg(Al1-xCrx)2O4 Ceramics. Mater. Lett., 2017, 194: 42-44. 2. Long Chen, Aimin Chang*, et al. Formation of Mn-Co-Ni-O Nanoceramic Microspheres Using In Situ Ink-Jet Printing: Sintering Process Effect on the Microstructure and Electrical Properties. Small, 2016, 12:5027-5033.
　　3. Bo Zhang, Aimin Chang*, et al. Defect and electrical conduction in Mn-doped CaCu3-xMnxTi4O12 negative temperature coefficient ceramics. J. Alloy. Compd., 2016, 663: 474-479.
　　4. Wenwen Kong, Aimin Chang*, et al. Mn1.56Co0.96Ni0.48O4±δ flexible thin films fabricated by pulsed laser deposition for NTC applications. Mater. Sci. Eng. B, 2016, 206: 39–44.
　　5. Long Chen, Aimin Chang*, et al. Synthesis and characterization of Mn–Co–Ni–O ceramic nanoparticles by reverse microemulsion method. Ceram. Int., 2015, 41: 2847-2851.
　　6. Wenwen Kong, Aimin Chang*, et al. Influence of the oxygen pressure on the preferred orientation and optical properties of the pulsed-laser deposited Mn1.56Co0.96Ni0.48O4±δ thin films. J. Alloy. Compd., 2015, 650: 305-310.
　　7. Bo Zhang, Aimin Chang*, et al. Electrical conductivity anomaly and X-ray photoelectron spectroscopy investigation of YCr1-xMnxO3 negative temperature coefficient ceramics. Appl. Phys. Lett., 2014; 104: 102109-01-04.
　　8. Bo Zhang, Aimin Chang*, et al. Spark plasma sintering of MgAl2O4-YCr0.5Mn0.5O3 composite NTC ceramics. J. Eur. Ceram. Soc, 2014; 34: 2989-2995.
　　9. Junbo Xia, Aimin Chang*, et al. Preparation and NTC properties of Mn1.05-yCo1.95-x-z-wNixMgyAlzFewO4 ceramic derived from microemulsion method. J. Alloy. Compd., 2014; 591: 207-212.
　　10. Guang Ji, Aimin Chang*, et al. Epitaxial growth of Mn–Co–Ni–O thin films and thickness effects on the electrical properties. Mater. Lett., 2014; 130: 127-130.
代表性专利：
　　1. 常爱民，陈龙，蒋春萍，高博，孔雯雯。 一种微珠结晶核的制备方法，专利授权号：CN103395311B。
　　2. 常爱民，赵鹏君，吴荣，侯娟，张慧敏，关芳，张博。一种铜-二氧化钛核壳型纳米粒子制备方法，专利授权号：CN102335605B。
　　3. 常爱民，侯娟，吴荣，赵鹏君。石墨烯-二氧化钛纳米管复合材料及其制备方法，专利授权号：CN102496700B。
　　4. 常爱民，侯娟，吴荣，赵鹏君。石墨烯-TiO2(B)纳米管复合材料及其制备方法，专利授权号：CN102437321B。
　　5. 常爱民，陈龙，蒋春萍，高博，孔雯雯，姚金城。一种超微珠成型的制备方法，专利授权号：CN103465639B。
　　6. 常爱民，韩英，巫俊，陶明德。一种用于氧化物电子陶瓷微波烧结的保温体, 专利授权号：CN1061639C。
　　7. 常爱民, 庄建文, 杨文, 韩英。负温度系数热敏陶瓷的微波烧结方法，专利授权号：CN1169750C。
　　8. 常爱民，赵青，杨忠波，刘力，孙永欣，孙俊菊。纳米晶钛酸锶钡的微波水热合成方法，专利授权号：CN1308498C。
研究领域：
         材料科学类

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近日，中科院新疆理化所承担的“面向航空工业的高温热敏电阻传感器研发”项目荣获2020年“国科大杯”创新创业大赛决赛二等奖。该项目通过对复合陶瓷材料的结构设计、陶瓷的烧结工艺、芯片的成型、高温芯片封装和耐高温铠装等关键技术进行突破，获得了耐1200℃高温的热敏电阻传感器，为航空工业关键部件高温测控提供了技术支持。项目负责人为博士研究生付志龙，指导老师为张博副研究员和常爱民研究员。
　　“国科大杯”创新创业大赛由中国科学院大学（以下简称“国科大”）主办，本届创新创业大赛包括“生物医药与医疗康养”、“新一代信息技术”、“智能制造与高端装备”、“新材料”“新能源和节能环保” 五个分项赛，由来自中科院相关科研院所、投资界、企业界等23位专家组成评审团进行评审。
　　链接：https://sie.ucas.ac.cn/article/newsdetail/id/430/cid/27

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11月24日，全国劳动模范和先进工作者表彰大会在北京人民大会堂隆重举行，中国科学院新疆理化技术研究所材料物与化学研究室主任常爱民参加表彰大会，被授予“全国先进工作者”荣誉称号。

　　“热敏电阻就是卫星上的一个小小的‘螺丝钉’，螺丝钉虽小，但不可缺少。”中国科学院新疆理化技术研究所研究员常爱民团队的科研成果应用于“神舟”系列飞船、“嫦娥”探月工程、“天宫”实验室、“长征”系列火箭等国家航天工程，其相关产品达到国际先进水平。
　　不忘初心科技报国，扎根新疆填补多项国内空白
　　习近平总书记视察中科院时强调，具有强烈的爱国情怀，是对我国科技人员第一位的要求。
　　科技报国，他们在清贫寂寞中追求创新。常爱民从1990年参加工作到今年，他和他的团队一直在新疆“深耕”整整30年，他们通过产品创新推动温度传感器行业的技术进步，针对航天海洋领域热敏电阻器的特殊应用需求，攻克了多项关键技术，研发出的产品填补了国内空白。
　　在常爱民看来，“我们的研究成果运用到了实际生产中，这一刻我们是最幸福的”。这不仅是他对团队的要求，也时时用来鞭策着自己。2002年博士毕业时，常爱民的博士生导师李言荣教授（院士）的一席临别赠语使他到今记忆犹新，李老师说：“电子科技大学微固学院这么多教授中，我最佩服的是张树人教授，他不仅教学科研做的好，最重要的是他的科研成果变成产品让老百姓用上了。”这番话更加坚定了常爱民聚焦产品研发与应用的研究理念。
　　针对暗物质粒子卫星（悟空号）探测器，他带领团队研制出了BGO量能器内置热敏电阻器，成功应用于我国科学卫星系列首发星-暗物质粒子探测卫星，为工程目标的实现做出了重要的贡献，为此收到了暗物质粒子探测卫星首席科学家常进（院士）的感谢信。
　　同心协力人尽其用，团队建设聚焦产出
　　常爱民团队一直默默无闻，潜心钻研，最终在这一领域有了一席之地，这得益于中国科学院的支持，也得益于这是一支不拘一格引才聚才的队伍。世界前沿难题的重大突破需要一流的精干高效的攻关团队。在常爱民团队，他们大多没有光鲜耀目的背景，但个个“身怀绝技”，都是各项技术环节的顶尖人才，正是他们的“协同作战”，使得团队最终走向了成功。
　　“团队研制的海洋测温MF5W产品，实现了海洋环境监测设备XBT仪，CTD仪核心器件的国产化，开展了应用于6000米海水深度条件下的海洋测温用热敏电阻器的研制工作。打破了国外技术垄断，填补了国内空白。成功靠的就是这样一支精诚合作、刻苦勤劳、坚持不懈、不达目的决不放弃的团队。”常爱民说。他领导的团队还成功研制出了深海冷泉区缆式温度链、深海热液区缆式温度链、深海热液口温度探针三种自主知识产权深海测温装置。并于2016年至2018年三次搭载“科学号”考察船在我国南海冷泉区、马里亚纳群岛、冲绳海槽热液区进行了深海温度探测。冷泉区缆式温度链、热液区缆式温度链装置的测温精度达到0.001℃，分辨率达0.0001℃。热液口温度探针12次下水，最深达4300米，最高测温170.03℃，测温精度达到0.01℃，为中科院WPOS先导专项的顺利实施做出了贡献。
　　常爱民团队一直探索符合国家战略发展方向的创新性重大科学问题，强调所有科学家都应将精力集中在最重要的科学问题上，不能简单地“尽快出文章”。正是因为瞄准了温度传感器的关键科学和技术问题，才促使温度传感器研究平台建设逐步完善，出好成果、出大成果。2013年团队获新疆维吾尔自治区科技进步一等奖、2015年获中国科学院科技促进发展奖科技贡献二等奖，他本人获得了2019年度新疆科技进步奖突出贡献奖。常爱民说：“这一项项奖项，是对我们的鞭策。”
　　团队完成了国家航天及海洋工程元器件配套任务，在2010—2019年期间，共完成了400余份特种热敏电阻器的生产供货合同，合同履约率达100%，为用户单位承担的航天海洋领域的重大任务提供了可靠的元器件保障，为加快我国从航天大国向航天强国、海洋大国向海洋强国迈进的步伐做出了不可替代的贡献。
　　科技为民 奋斗有我
　　从1990年到2020年，30年的时光转瞬即逝。如今的中科院新疆理化技术研究所材料物理与化学研究室常爱民团队再也不是当年那个缺人缺设备的模样。他用严谨治学的科研风格影响和要求年轻一代；他注重营造团结协作、合力攻关的良好团队氛围，建立了一个攻坚克难的战斗团队；他甘当人梯，积极为年轻一辈的成长创造条件……他领导的研究团队不断成长壮大，青年人才辈出。
     “每一分成绩的取得都离不开中国科学院的支持，中科院先导专项给了团队充足的经费支持”常爱民说。　
　　走进新时代，他对科技发展的美好未来更加充满信心。他说：“走进新时代，习总书记要求我们广大科技工作者要把握大势、抢占先机，直面问题、迎难而上，瞄准世界科技前沿，引领科技发展方向，肩负起历史赋予的重任，勇做新时代科技创新的排头兵。我们要牢记总书记的信任和嘱托！我坚信，只要我们不忘初心，砥砺前行，一定会创造更多的佳绩奉献给国家和人民！”
　　 对于未来发展，常爱民谈到，“这么多年扎根新疆做科研，觉得为社会的做的贡献还是有限。近些年，在国家和中科院的支持下，我们团队在成果转移转化方面有了更多展望。目前，已在江苏扬州成立了中科立民（扬州）新材料有限公司，在广东佛山成立了中科传感（佛山）科技有限公司，希望在未来5至10年，新疆理化技术研究所不仅在航空和海洋事业上继续为国家贡献力量，也能在汽车、医疗、家电及物联网等领域的传感器应用方面为国民经济添一份力，服务于社会各行业。”
　　未来，他们将进一步瞄准世界科技前沿，挑战攻关重大科学问题，力争以基础科研的重大突破引领带动战略产业升级和发展，为建设创新型国家和建设世界科技强国做出应有的贡献。

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多晶氧化物陶瓷材料由于晶粒和晶界表现出的半导体特性，丰富了其在功能陶瓷材料领域应用的多样性。然而，如何通过缺陷工程来调控晶粒能带结构和晶界势垒，对于实现高性能电子器件至关重要。
        近日，中国科学院新疆理化技术研究所常爱民研究员团队通过对CaCu3Ti4O12（CCTO）陶瓷材料晶粒和晶界效应的研究，深度剖析了CCTO陶瓷材料电性能在高温区非线性的物理机制；通过Fe3+诱导CCTO陶瓷材料的能带结构，实现了CCTO陶瓷材料电性能在高温区的线性化。

图. CaCu3Ti4O12基热敏材料高温区线性化机理

        该团队结合阻抗谱和第一性原理的分析方法，发现CCTO陶瓷材料的晶粒电阻率在575 K以后会表现出异常的PTC（PTC，Positive Temperature Coefficient）特性，这是导致CCTO陶瓷材料lnρ-1000/T曲线在高温区非线性的主要原因。Fe3+可以改变CCTO材料的能带结构，第一性原理计算表明，Fe3+掺杂使材料的禁带变窄，并且在禁带中诱发出了新的杂质能级，这与由阻抗谱得出的晶粒电阻率与温度的依赖关系向低温区偏移的结论相符。这种偏移导致晶粒电阻率在应用温域以内没有单调的变化，从而增强了CCTO材料的lnρ-1000/T曲线在高温区的线性度。此外，Fe3+可以通过改变晶界的活化能在很大范围内调节CCTO材料的活化能，从而扩大了CCTO陶瓷材料的应用温区。该研究方法中基于Fe3+掺杂对陶瓷晶粒和晶界的调控机制，为多晶半导体陶瓷材料的研究提供了一条新的途径。
       相关研究成果发表在《应用物理快报》（Appl. Phys. Lett. 2022，121, 032102）上，中科院新疆理化技术研究所为第一完成单位。研究生武锐锋为第一作者，导师张博研究员为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、西部青年学者等项目的资助。
        论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0096124