【校友风采】匠心“筑”材:热物理领域的创新者胡磊
胡磊,麻城一中2008届优秀校友。西安交通大学教授,博士生导师,国家级青年人才,主持国家自然科学基金、陕西省重点研发项目及日本文部省学术振兴会(JSPS)基金,担任科技部重点研发项目会评专家,在国际高水平期刊上共发表学术论文百余篇。主要研究方向为先进电子封装材料和同步辐射X射线结构分析,聚焦半导体与集成电路的热膨胀和热传导难题,开发新型高热导与负热膨胀材料基电子封装材料。
青春筑基:麻城一中播下科研种子
2005年,胡磊考入麻城一中,三年高中生活为他埋下科研与品格的双重基石。母校严谨温厚的氛围,让他完成知识积淀;班主任张欢老师的化学课上,生动的实验演示与原理剖析,点燃了他对科研的兴趣;而课堂内外关于诚信、坚韧与担当的故事,更塑造了他受益终身的精神品格。
班主任张欢的身影,始终是他记忆中最鲜亮的印记。张老师深耕化学教学,以渊博学识点燃他对科学的热情——那些直观的实验演示、深入浅出的原理剖析,在他心中埋下科研的种子。张老师的育人智慧远不止于此,始终将“立德树人”融于点滴日常。让他影响深刻的一点是张欢老师在班会上精选哲理文章,以君子自强的箴言雕琢品格。师长们的谆谆教诲,如同暗夜灯塔,为他的人生航程标定最初的方向。
“那些鲜活有力的事迹,能唤醒迷茫时的勇气,赋予挫折前的韧性——这正是教育最动人的本质。”多年后,胡磊仍对这段求学经历感慨不已。
学术之路:从北科到世界顶尖实验室
胡磊的学术旅程始于北京科技大学,在那里他完成了本科(2008-2012)和硕博(2012-2018)学习。在北京科技大学的实验室里,胡磊沉浸于材料科学的奥秘,从基础理论到前沿技术,他不断探索、勇于创新。这段学习经历不仅为他打下了坚实的学术基础,更培养了他独立思考和解决问题的能力。博士期间,他获得前往美国西北大学联合培养的机会(2016-2018),这段经历拓宽了他的国际视野,他接触到了世界顶尖的科研环境和资源,与来自不同文化背景的学者交流合作,这进一步激发了他的科研热情和创新思维。这段宝贵的国际交流经历,让他在学术道路上迈出了更加坚实的步伐。
博士毕业后,他先后在新加坡南洋理工大学(2018-2019)和日本东京工业大学(2019-2022)从事博士后研究工作,并担任日本神奈川产业技术综合研究所研究员。在新加坡南洋理工大学期间,他专注于新型热物理材料的前沿探索,参与多个国际合作项目,积累了丰富的跨文化科研经验。转入日本东京工业大学后,他主导了多项关于电子器件热失效机制的研究,相关成果在顶级学术期刊发表,引发了学界广泛关注。担任日本神奈川产业技术综合研究所研究员期间,他与产业界深度合作,推动多项热物理技术向实际应用转化。2022年,他加入西安交通大学材料科学与工程学院,担任教授、博士生导师。
加入西安交通大学后,他迅速组建起一支充满活力的科研团队,在材料热物理领域开展一系列创新性研究。
科研创新:破解电子封装热物理难题
在5G通信、人工智能与集成电路技术高速发展的今天,电子元器件向高密度、高功率、微型化方向演进,热物理难题日益凸显。传统环氧塑封料因热膨胀系数与芯片、基板不匹配,易引发界面分层、翘曲甚至失效,成为制约器件可靠性的关键瓶颈。
胡磊教授团队创新性地提出负热膨胀材料Cu₂V₂O₇填充方案,通过调控树脂基复合材料的热膨胀行为与热传导路径,为解决这一难题提供突破性解决方案。
创新亮点一:负热膨胀材料的热力学革命
Cu₂V₂O₇在100-475K温度范围内展现出显著的负热膨胀特性(线性热膨胀系数低至-10.2×10⁻⁶ K⁻¹)。当Cu₂V₂O₇质量分数达60%时,复合材料CTE从94.5×10⁻⁶ K⁻¹骤降至25.8×10⁻⁶ K⁻¹,降幅达73%,有效缓解了热应力积累。
创新亮点二:热导率提升的协同效应
通过Cu₂V₂O₇与树脂基体的协同作用,复合材料热导率从0.81 W·m⁻¹·K⁻¹提升至1.31 W·m⁻¹·K⁻¹,增幅达62%。团队还计划通过表面改性技术进一步将热导率提升至1.5 W·m⁻¹·K⁻¹以上。
创新亮点三:低成本环保制备工艺
与传统硅微粉需要2500℃以上高温合成不同,Cu₂V₂O₇可通过特定热解法在670-700℃下制备,成本降低40%以上,且更加环保。
学术成就:交叉学科研究的开拓者
胡磊教授主要从事先进材料化学合成、结构机理研究,优化特种材料多场耦合下极端服役性能。他特别注重利用大科学装置,如同步辐射X射线源和中子源,基于衍射、全散射、吸收光谱及非弹性散射谱等手段,解析晶体结构和局域结构,研究与热膨胀、磁性及电声输运的构效关系。
他在设计局域结构畸变调控材料声子、自旋和载流子等自由度方面有着扎实的研究基础,在高水平期刊上发表了一系列研究成果。其研究成果被Science主办方AAAS评为“fascinating idea”,被意大利同步辐射光源Elletra、日本同步辐射光源SPring-8和Tokyo Tech在官网上重点报道。
在日常教学中,他始终秉持“用心灵触碰心灵”的教育理念,不仅注重专业知识的传授,更致力于学生科学思维与人文情怀的双重培养。他在课堂上不仅讲解专业知识,更注重引导学生思考人生的意义和价值,培养他们的社会责任感和使命感。每当看到学生眼中闪烁的求知光芒,他总会想起自己在麻城一中求学时老师们的陪伴与鼓励。这种跨越时空的精神传承,让他在三尺讲台上找到了比科研突破更深刻的成就感。
“少年的成长之路,既需知识的阶梯,更需精神的火炬。”这是他作为教育工作者的信念,也是他对母校麻城一中和恩师们最深沉的谢意。“愿这份育人薪火永续,亦祝学弟学妹们在此沃土上,书写属于自己的荣光!”这是胡磊教授对母校学子的殷切期望,也是他科研人生的真实写照。
从麻城一中走出的少年学子,到跻身国际材料科学领域的领军者,胡磊教授的科研征程,早已超越个人理想的实现,成为一代科研人“扎根实业、攻坚突围”的精神缩影。他以持之以恒的深耕,推动先进封装材料向低CTE、高导热的技术高地突破,更以敢闯敢创的魄力,为中国半导体产业链挣脱“卡脖子”枷锁劈开新路径。这份对科研的坚守与创新,不仅让高端封装材料的自主可控从愿景走向现实,而且为筑牢国家科技自立自强的宏观根基,为产业链安全与科技强国建设注入“硬核”力量。
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