华中科技大学材料科学与工程学院导师教师师资介绍简介-郭新

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本站小编 Free考研考试/2021-07-25

郭新

同专业博导同专业硕导
个人信息Personal information

教授博士生导师硕士生导师
性别：男
在职信息：在职
所在单位：材料科学与工程学院
学历：研究生(博士)毕业
学位：博士学位
毕业院校：华中理工大学
学科：材料物理与化学
材料学
曾获荣誉：
2010国家特聘专家
2005Ross Coffin Purdy Award, the American Ceramic Society

其他联系方式Other contact

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个人简介Personal profile

郭新：华中科技大学材料科学与工程学院二级教授、国家特聘专家、九三学社社员、中国固态离子学会理事、国际期刊“Solid State Ionics”编委、国际固态离子学会（International Society for Solid State Ionics）学术奖评选委员会五名委员之一（其他成员有英国Prof. John Kilner, 德国Prof. Joachim Maier, 日本Prof. Tatsumi Ishihara, 美国Prof. Ryan O’Hayre）。2002年至2012年，任德国于利希研究中心（Research Center Juel...
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教育经历Education experience

1988.9 ~ 1992.12 华中理工大学（硕博连读）博士学位 - 研究生(博士)毕业
1984.9 ~ 1988.7 华中理工大学学士学位 - 本科(学士)

工作经历Work experience

2012.1-至今华中科技大学 -材料学院-教授
2002.9-2011.12 Research Center Juelich, Germany -Peter Grünberg Institute-Senior Scientist
1998.5-2002.8 Max Planck Institute for Solid State Research, Stuttgart, Germany -Guest Scientist
1995.1-1998.4 武汉理工大学 -材料复合新技术国家重点实验室-副教授
1992.12-1994.12 武汉理工大学 -材料复合新技术国家重点实验室-博士后

社会兼职Social affiliations

2016.6-至今中国固态离子学会理事
2013.1-至今国际期刊“Solid State Ionics”编委
国际固态离子学会“International Society for Solid State Ionics”学术奖评委

欢迎来到我的主页！

研究方向Research focus

类脑器件与脑启发式人工智能：利用氧化物材料等构建忆阻器，并进一步利用忆阻器来模拟大脑神经元、突触以及神经网络的功能；这一类脑启发式人工智能不依赖于超级计算机和编程，其本质是用物理器件模拟大脑的信息处理方式。研究目标有：1）人工神经网络，针对特定的应用场景开发小型人工神经网络；2）类脑芯片，将人工神经元和突触集成到芯片中，以实现类脑运算；3）人工大脑，由人工神经元和突触连接而成的大脑芯片。
固体电解质及固态电池：固态锂离子电池代表了下一代电池的发展方向。在固态电池中，固体电解质替代了传统电池中的电解液和隔膜。固态电池具有以下优点：1）无挥发性有机电解液，电池的安全性高；2）可快速充电；3）能量密度高；4）低自放电；5）电池设计的自由度大，可设计和制作多层化电池；6）可在高温下工作，固体电解质具有良好的耐热性，固态电池在200 °C仍然可以正常工作。
气体传感器及人工嗅觉：人工嗅觉系统主要由气体传感器阵列、信号预处理和模式识别三部分组成。我们将气体传感器阵列与人工神经网络相结合，同时完成气敏响应和智能模式识别，实现基于全硬件的人工智能嗅觉模拟。与人工智能相结合的传感器阵列可以模拟人或动物的嗅觉，帮助人类进行复杂的气氛分析和气味识别；人工嗅觉可用于：智能家居、环境监测、疾病检测、食品腐败监测、室内空气质量监测、有害气体检测等。

团队成员Research group

· 团队名称：固态离子学实验室团队介绍：固态离子学是研究固体材料中离子传导理论及其应用的一门学科，其涉及固体物理、固体化学、电化学、结晶化学和材料科学等领域，主要研究对象为离子导体及离子-电子（空穴）混合导体。离子的质量比电子高约3个数量级，因此，离子传输不但有电荷的传输，更重要的是还有质量的传输。这是离子传输与电子传输最大的不同之处。“固态离子学实验室”创建于2012年1月，固体材料中的离子传导是本实验室的科学基础，在此基础上，我们在信息领域研究类脑器件及脑启发式人工智能，在能源领域研究固体电解质及固态电池，在环境领域研究气体传感器及人工嗅觉系统。

固态离子学实验室面向材料学各个专业招生，如材料学、材料物理与化学、电子封装和材料加工工程。

毕业生去向：
学术界：李华曜（华中科技大学光电学院副教授）、时拓（中科院北京微电子所副研究员）、吴剑芳（湖南大学材料学院助理教授）
企业：华为、中兴、Intel、长江存储、华星光电等
出国：美国（Cornell, UC, U. Conn.）、欧洲（KTH）、日本（NIMS）

2020届硕士毕业生肖宇：“我本科在东北大学学习冶金，如果不来郭老师实验室，毕业后我得去钢铁厂工作，但是在郭老师实验室学习3年后，我去了华为。”

魏璐

张晓东

郭新

同专业博导同专业硕导

个人信息Personal information

教授博士生导师硕士生导师
性别：男
在职信息：在职
所在单位：材料科学与工程学院
学历：研究生(博士)毕业
学位：博士学位
毕业院校：华中理工大学
学科：材料物理与化学
材料学
曾获荣誉：
2010国家特聘专家
2005Ross Coffin Purdy Award, the American Ceramic Society

科学研究中文主页 - 科学研究

研究领域
研究领域：
在德国工作近14年后，2012年1月我全职回国，创建了“固态离子学实验室”；固体材料中的离子传导是实验室的科学基础，在此基础上，我们在信息领域研究类脑芯片及人工智能，在能源领域研究固体电解质及固态电池，在环境领域研究气体传感器及人工嗅觉系统（图1）。

图1. 研究领域概括
1. 类脑芯片及脑启发式人工智能
在科幻小说《三体》中刘慈欣设定的故事背景是：来自于4.3光年外半人马座比邻星的“三体人”入侵舰队已经启航，将在4个世纪后抵达地球。为了应对“三体人”的入侵，地球“行星防御理事会”实施了“面壁计划”，其中一个“面壁人”比尔·希恩斯的“面壁计划”是“模拟人类的脑结构，实现超级人工智能”。这正是我的第一个研究领域。
大脑是人工智能的源泉，大脑的显著优点在于：超高密度、低能耗、并行、可塑性及容错运算。以AlphaGo为代表的人工智能，其本质是对大脑的数学模拟，即以激励函数和权值来模拟大脑神经元和突触的功能，而进一步所构建的深度神经网络则是通过增加神经网络中隐藏层的数目，来提高对特征的识别能力，并借助于超级计算机强大的运算能力来实现人工智能，但这与人类大脑真正的工作方式还是有很大的区别。
人类智能从来不依赖于超级计算机和编程。那么，为什么不用物理器件直接模拟大脑的工作方式呢？这一类基于物理器件的、脑启发式的人工智能（Brain-Inspired Artificial Intelligence）不依赖于超级计算机和编程。开发更接近大脑工作方式的、基于物理器件的类脑计算是发展人工智能的新途径。在这一领域中，我们利用物理器件─忆阻器─来实现对生物神经元和突触功能的模拟，通过物理器件的连接来获得人工神经网络，并进一步实现类脑计算。

图2. 类脑芯片对含噪声字母的识别
在这一领域，我们在研的科研项目有：华为技术合作项目“基于新材料的神经元和突触电路”，与北京大学信息学院合作的国家重点研发计划项目“新型神经形态器件与电路研究”。在这些项目的支持下，我们已经成功研制出首款类脑芯片（图2），而且实现了对手写体数字和含噪声字母的识别。

2. 固体电解质及固态电池
锂电池的发明和广泛应用深刻地改变了人们生活的方方面面，为此，对锂电池的发明和发展做出重大贡献的三名科学家：J. B. Goodenough, M. S. Whittingham, A. Yoshino，荣获了2019年诺贝尔化学奖。但是，频频发生的电动汽车和手机的着火爆炸事件，使得人们对锂电池的安全性感到忧虑。另外，由于目前锂电池的能量密度不足，也限制了电动汽车的续航里程。
易燃易爆的电解液是目前锂电池着火爆炸的根源，因此，利用固体电解质替代电解液制作固态电池，可以显著提高锂电池的安全性。更进一步，使用金属锂负极和高电压正极，固态电池的能量密度可得到极大的提高。因此，固态电池被称为是“下一代的电池”。在2020年5月21日的一次会议上，Whittingham评论道：“I think solid state is the way to go, it certainly will be much safer than other approaches, but the real challenge is, can you manufacture it as cheap as you manufacture it with today’s world technology”（图3）。对固体电解质和固态电池的研究则是我的第二个研究领域，我的团队是华中科技大学最早开展固态电池研究的团队，也是国内最早开展固态电池研究的团队之一。

图3. 2019年诺贝尔化学奖获得者M. S. Whittingham。Whittingham教授是国际学术期刊“Solid State Ionics”的创刊主编。
在这一领域中，我们研究了三类固体电解质材料：氧化物陶瓷（Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO), La_2/3-xLi_3xTiO₃ (LLTO)）、氧化物-聚合物复合固体电解质、聚合物固体电解质，而且，设计并成功合成了两类新型的固体电解质材料：LiTaSiO₅，MOF衍生固体电解质，更进一步组装了固态电池，使用磷酸铁锂正极，LiFePO₄/固体电解质/Li电池已成功实现了充放电循环1500次以上，容量保持率高达90.4％；使用高镍三元正极，NCM622/固体电解质/Li电池也实现了充放电循环400次以上，电池容量保持率达81％。利用原位固化技术，我们研发的电池制作工艺能很好地与现有的电池生产工艺兼容。
目前在研的项目有两个：中国-以色列国际合作项目“Demonstration of Electro-Chemo-Mechanical (ECM) Actuation at Room Temperature”，国家自然科学基金面上项目“锂离子固体电解质氧化物的缺陷化学分析：材料中点缺陷对体电导率的影响及晶界低电导率的物理本质”。

3. 气体传感器及人工嗅觉
气敏反应需要能量的输入，输入的能量可以是热，也可以是光，对应的传感器分别为：热激发传感器和光激发传感器。这两类气体传感器我们都在研发，其中可见光激发室温柔性气体传感器是我们的特色。我们将多个传感器集成为传感器阵列，以实现单一器件对多种气体的检测。气体传感器的应用范围很广，我们着重关注的领域有：空气质量监测、人体呼吸气体监测（通过检测人体呼吸气体来实现某些疾病的预筛查）、发动机尾气检测（重点是柴油发动机尾气）。与类脑芯片相结合的气体传感器阵列可以模拟人的嗅觉，帮助人类进行复杂的气氛分析和气味识别；人工嗅觉可用于：智能家居、环境监测、疾病检测、食品腐败监测、室内空气质量监测、战场有毒、有害气体检测等（图4）。

图4. 基于传感器阵列和类脑芯片的人工嗅觉
在这一领域，我们在研的一个项目是：华为技术合作项目“基于传感器阵列技术的室内空气质量检测”，我们研发的传感器阵列技术有望在几年内集成在华为手机中；另外一个在研项目是：国家自然科学基金面上项目“柔性微型传感器的可见光激发室温气敏特性与机理研究”。

4. 其它研究领域
在东莞市科技局的支持下，我们还在研发彩色陶瓷手机背板；陶瓷手机背板具有高强度、高韧性、高硬度、外观精美和手感温润的特点，除黑白两色外，我们还研发出了蓝色、红色、黄色、绿色、橙色等色彩的陶瓷背板。陶瓷手机背板的产值有望达到数千亿元。

全部在研项目总经费约为1300万元。

论文成果
暂无内容

专利
暂无内容

著作成果
暂无内容

科研项目
暂无内容

郭新

同专业博导同专业硕导

个人信息Personal information

教授博士生导师硕士生导师
性别：男
在职信息：在职
所在单位：材料科学与工程学院
学历：研究生(博士)毕业
学位：博士学位
毕业院校：华中理工大学
学科：材料物理与化学
材料学
曾获荣誉：
2010国家特聘专家
2005Ross Coffin Purdy Award, the American Ceramic Society

研究领域中文主页 - 科学研究 - 研究领域

研究领域：
在德国工作近14年后，2012年1月我全职回国，创建了“固态离子学实验室”；固体材料中的离子传导是实验室的科学基础，在此基础上，我们在信息领域研究类脑芯片及人工智能，在能源领域研究固体电解质及固态电池，在环境领域研究气体传感器及人工嗅觉系统（图1）。

图1. 研究领域概括
1. 类脑芯片及脑启发式人工智能
在科幻小说《三体》中刘慈欣设定的故事背景是：来自于4.3光年外半人马座比邻星的“三体人”入侵舰队已经启航，将在4个世纪后抵达地球。为了应对“三体人”的入侵，地球“行星防御理事会”实施了“面壁计划”，其中一个“面壁人”比尔·希恩斯的“面壁计划”是“模拟人类的脑结构，实现超级人工智能”。这正是我的第一个研究领域。
大脑是人工智能的源泉，大脑的显著优点在于：超高密度、低能耗、并行、可塑性及容错运算。以AlphaGo为代表的人工智能，其本质是对大脑的数学模拟，即以激励函数和权值来模拟大脑神经元和突触的功能，而进一步所构建的深度神经网络则是通过增加神经网络中隐藏层的数目，来提高对特征的识别能力，并借助于超级计算机强大的运算能力来实现人工智能，但这与人类大脑真正的工作方式还是有很大的区别。
人类智能从来不依赖于超级计算机和编程。那么，为什么不用物理器件直接模拟大脑的工作方式呢？这一类基于物理器件的、脑启发式的人工智能（Brain-Inspired Artificial Intelligence）不依赖于超级计算机和编程。开发更接近大脑工作方式的、基于物理器件的类脑计算是发展人工智能的新途径。在这一领域中，我们利用物理器件─忆阻器─来实现对生物神经元和突触功能的模拟，通过物理器件的连接来获得人工神经网络，并进一步实现类脑计算。

图2. 类脑芯片对含噪声字母的识别
在这一领域，我们在研的科研项目有：华为技术合作项目“基于新材料的神经元和突触电路”，与北京大学信息学院合作的国家重点研发计划项目“新型神经形态器件与电路研究”。在这些项目的支持下，我们已经成功研制出首款类脑芯片（图2），而且实现了对手写体数字和含噪声字母的识别。

2. 固体电解质及固态电池
锂电池的发明和广泛应用深刻地改变了人们生活的方方面面，为此，对锂电池的发明和发展做出重大贡献的三名科学家：J. B. Goodenough, M. S. Whittingham, A. Yoshino，荣获了2019年诺贝尔化学奖。但是，频频发生的电动汽车和手机的着火爆炸事件，使得人们对锂电池的安全性感到忧虑。另外，由于目前锂电池的能量密度不足，也限制了电动汽车的续航里程。
易燃易爆的电解液是目前锂电池着火爆炸的根源，因此，利用固体电解质替代电解液制作固态电池，可以显著提高锂电池的安全性。更进一步，使用金属锂负极和高电压正极，固态电池的能量密度可得到极大的提高。因此，固态电池被称为是“下一代的电池”。在2020年5月21日的一次会议上，Whittingham评论道：“I think solid state is the way to go, it certainly will be much safer than other approaches, but the real challenge is, can you manufacture it as cheap as you manufacture it with today’s world technology”（图3）。对固体电解质和固态电池的研究则是我的第二个研究领域，我的团队是华中科技大学最早开展固态电池研究的团队，也是国内最早开展固态电池研究的团队之一。

图3. 2019年诺贝尔化学奖获得者M. S. Whittingham。Whittingham教授是国际学术期刊“Solid State Ionics”的创刊主编。
在这一领域中，我们研究了三类固体电解质材料：氧化物陶瓷（Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO), La_2/3-xLi_3xTiO₃ (LLTO)）、氧化物-聚合物复合固体电解质、聚合物固体电解质，而且，设计并成功合成了两类新型的固体电解质材料：LiTaSiO₅，MOF衍生固体电解质，更进一步组装了固态电池，使用磷酸铁锂正极，LiFePO₄/固体电解质/Li电池已成功实现了充放电循环1500次以上，容量保持率高达90.4％；使用高镍三元正极，NCM622/固体电解质/Li电池也实现了充放电循环400次以上，电池容量保持率达81％。利用原位固化技术，我们研发的电池制作工艺能很好地与现有的电池生产工艺兼容。
目前在研的项目有两个：中国-以色列国际合作项目“Demonstration of Electro-Chemo-Mechanical (ECM) Actuation at Room Temperature”，国家自然科学基金面上项目“锂离子固体电解质氧化物的缺陷化学分析：材料中点缺陷对体电导率的影响及晶界低电导率的物理本质”。

3. 气体传感器及人工嗅觉
气敏反应需要能量的输入，输入的能量可以是热，也可以是光，对应的传感器分别为：热激发传感器和光激发传感器。这两类气体传感器我们都在研发，其中可见光激发室温柔性气体传感器是我们的特色。我们将多个传感器集成为传感器阵列，以实现单一器件对多种气体的检测。气体传感器的应用范围很广，我们着重关注的领域有：空气质量监测、人体呼吸气体监测（通过检测人体呼吸气体来实现某些疾病的预筛查）、发动机尾气检测（重点是柴油发动机尾气）。与类脑芯片相结合的气体传感器阵列可以模拟人的嗅觉，帮助人类进行复杂的气氛分析和气味识别；人工嗅觉可用于：智能家居、环境监测、疾病检测、食品腐败监测、室内空气质量监测、战场有毒、有害气体检测等（图4）。

图4. 基于传感器阵列和类脑芯片的人工嗅觉
在这一领域，我们在研的一个项目是：华为技术合作项目“基于传感器阵列技术的室内空气质量检测”，我们研发的传感器阵列技术有望在几年内集成在华为手机中；另外一个在研项目是：国家自然科学基金面上项目“柔性微型传感器的可见光激发室温气敏特性与机理研究”。

4. 其它研究领域
在东莞市科技局的支持下，我们还在研发彩色陶瓷手机背板；陶瓷手机背板具有高强度、高韧性、高硬度、外观精美和手感温润的特点，除黑白两色外，我们还研发出了蓝色、红色、黄色、绿色、橙色等色彩的陶瓷背板。陶瓷手机背板的产值有望达到数千亿元。

全部在研项目总经费约为1300万元。

郭新

同专业博导同专业硕导

个人信息Personal information

教授博士生导师硕士生导师
性别：男
在职信息：在职
所在单位：材料科学与工程学院
学历：研究生(博士)毕业
学位：博士学位
毕业院校：华中理工大学
学科：材料物理与化学
材料学
曾获荣誉：
2010国家特聘专家
2005Ross Coffin Purdy Award, the American Ceramic Society

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[1] 材料、信息、能源、物理、化学/材料学、材料物理与化学/2020
[2] 材料、信息、能源、物理、化学/材料学、材料物理与化学/2020

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