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黄博文

发布于:2018-06-15 星期五 11:30:58 点击数:7996

黄博文  助理教授,硕士生导师,材料计算与模拟方向

极端条件材料模拟研究中心成员

 热忱欢迎具有物理、材料、化学背景的本科生、硕士、博士和博士后加入本团队

 Email:bowen_huang@hnu.edu.cn   办公室:材料学院 219 室


基本信息

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ORCID: 0000-0002-2682-9584

https://scholar.google.com/citations?user=7XiJqNQAAAAJ&hl=zh-CN

黄博文,2014年在北京航空航天大学尚家香教授指导下取得计算材料学方向硕士学位,同年申请到法国普瓦提埃(Université de Poitiers)大学全额博士奖学金,在Gilles Frapper教授指导下完成题为“Computational materials discovery: Prediction of carbon dioxide- and nitrogen-based compounds under pressure using density functional theory and evolutionary algorithm”博士论文,于2018年1月取得理论及分析化学博士学位。至今已在J.Am.Chem.Soc、Chem. Mater.、Phys.Rev.Materials、J.Phys.Chem.C、Acta Mater.、PCCP等杂志上发表多篇论文。

教育背景

2014-2018:    博士        普瓦提埃大学 (Université de Poitiers)       理论,分析化学       

2011-2014:    硕士        北京航空航天大学                                      计算材料学

2007-2011:    学士        辽宁大学                                                   应用物理       


工作履历

2018.05 - 至今: 湖南大学,材料科学与工程学院,助理教授

学术兼职

研究领域

1. 利用晶体结构预测方法和密度泛函理论,对材料在常压和高压下的稳定结构进行预测分析。

2. 材料在极端环境下力学性质与服役性能的分子动力学研究。

研究概况

碱金属二氧化碳高压下聚合物预测与分析

我们利用电正性的碱金属元素与不饱和气体CO2混合,借助压力的诱导作用来达到稳定二氧化碳聚合物的目的。具体通过晶体结构预测方法结合自行开发的碳氧网络筛选模块,首先对Li-CO2二元体系在0至100 GPa下稳定结构进行搜索。研究发现,包括含1,4-二氧六环的一维原子链的P2/c LiCO2在内的几种新相能够在高压下稳定;预测出新型锂电池材料P21/c LiCO2和Pnma Li2CO2相;提出由低压相的草酸锂(P21/c LiCO2)到高压相P2/c LiCO2的具体相变转变路径;建立起Li-CO2二元压力相图。(J.Am.Chem.Soc.,2018,140,413)(JACS Spotlight 亮点报道)

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金属氮化物高能量密度材料的结构预测与物性分析

利用晶体结构搜索方法成功预测钡-氮二元化合物在高压下的稳定结构,总共发现13个组分24个稳定化合物随着压力增大趋于稳定,包括零维氮分子到三维氮网络。其中R-3m Ba2N、P63/mcm Ba3N和C2/m Ba3N2为电子盐结构,因其较低的功函数,在催化领域具有重要作用。通过对能量密度和爆轰速率等性质的计算和稳定性分析,发现含有五唑阴离子(N5-)的BaN10富氮结构可作为常温常压条件下稳定的高能量密度材料。(Chem. Mater., 2018, 30,7623)

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在镁-氮二元相中,预测出含有单双键混合一维无限长原子链的Cmmm MgN4相具有高能量密度材料特征,且在压力超过45 GPa后成为全局稳定结构。该结构在常压下也具备晶格动力学稳定性,当温度加载到900 K时氮原子链依旧能够保持其化学键不破裂,其能量密度为2.44 kJ/g,爆炸速率为11.5 km/s是传统TNT炸药的两倍,且稳定压力远低于纯氮聚合物(cg-N)(J.Phys.Chem.C,2017,121,11037)

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材料在极端环境下力学性质与服役性能的分子动力学研究 (TBC

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极端条件材料模拟研究中心(本人所在团队)

  本中心由胡望宇教授等组建,涉及材料、物理、信息、人工智能等前沿学科,长期致力于先进能源材料的研究。本中心聚焦于:

  •       - 先进裂变堆和未来聚变堆先进核能系统中的基础科学和关键技术问题

  •   先进武器系统中关键部位材料在动态载荷下的响应行为

  •   新型高能量密度电池核心材料的设计与性能预测

  •   材料基因工程

     本中心与美国密歇根大学、普度大学、中国科学院(等离子体所,近代物理所等)、中国工程物理研究院、中国原子能科学研究院、北京大学、天津大学等国内外知名研究机构密切合作,建立了研究生联合培养机制。

     毕业生就职于IT行业、科研院所、高等院校等。

学术成果

  1. Xu C, Wei J, Huang B*, Meng X, Xiao S, Deng H, Hu W, Effect of symmetrical tilt grain boundary on the compatibility between copper and liquid lithium: Atomistic simulations, J. Alloys Compd. 2020, 835:155212

  2. Xiong Y, Li X, Xiao S, Deng H, Huang B, Zhu W, Hu W,Effect of particle packing and density on shock response in ordered arrays of Ni+ Al nanoparticles, Phys. Chem. Chem. Phys. 2019, 21:7272.

  3. Xiong Y, Li X, Xiao S, Deng H, Huang B, Zhu W, Hu W,Molecular dynamics simulations of shock loading of nearly fully dense granular Ni–Al composites, Phys. Chem. Chem. Phys. 2019, 21:20252.

  4. Huang B, Frapper G, Barium-Nitrogen Phases Under Pressure: Emergence of Structural Diversity and Nitrogen-Rich Compounds, Chem. Mater. 2018, 30:7623.

  5. Huang B, Frapper G, Pressure-induced polymerization of CO2 in lithium-carbon dioxide phases , J. Am. Chem. Soc., 2018, 140: 413 

  6. Angot E, Huang B, Levelut C, Le Parc R, Hermet P, Pereira A S, Aquilanti G, Frapper G, Cambon O, Haines J, Experimental a nd first-principles calculation study  of the pressure-induced transitions to ametastable phase in GaPO4 a nd in the solid solution AlPO4-GaPO4”, Phys. Rev. Materials, 2017, 1:033607

  7. Yu S, Huang B, Zeng Q, Oganov A, Zhang L, Frapper G, Emergence of novel polynitrogen molecule-like species, covalent chains, a nd layers in magnesium-nitrogen MgxNy phases under high pressure, J. Phys. Chem. C, 2017, 121:11037

  8. Yu S, Zeng Q, Oganov A, Frapper G, Huang B, Niu H a nd Zhang L, First-principles study of Zr–N crystalline phases: phase stability, electronic a nd mechanical properties, RSC Adv., 2017,7: 4697

  9. Yu S, Huang B, Jia X, Zeng Q, Oganov A, Zhang L, Frapper G, Exploring the real ground-state structures of molybdenum dinitride, J Phys Chem C. 2016, 120:11060

  10. Huang B, Shang J, Liu Z, Chen Y, Atomic simulation of bcc niobium Σ5<001>{310} grain boundary under shear deformation, Acta Mater. 2014,77:1



主持项目:

凝固技术国家重点实验室开放课题 2020.01-2021.12 《超重力条件下铝铜合金凝固过程的原子模拟》 主持

国家自然科学基金青年项目  2020.01-2022.12  《碱金属-碳-二氧化氮高能量密度材料的高通量结构筛选与物性研究》 主持

湖南省自然科学基金青年项目 2019.01-2021.12 《高压下碱土金属氮化物的晶体结构预测与分析》 主持