Compositionally-Complex Fluorite-based Oxides
Compositionally-Complex Fluorite-based Oxides
批准号:
2026193
负责人:
Jian Luo
金额:
$58.37万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Continuing Grant
财政年份:
2020
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2020-08-15 至 2024-07-31
中文摘要
非技术描述:该项目探索和扩展了萤石基晶体结构中一种新的成分复杂的氧化物,这种氧化物类似于立方氧化锆宝石,但通常含有五个或更多金属阳离子。这些新材料可以表现出特殊的性能,比如在机械上坚硬的同时具有隔热性能。这一基础研究深入到了一个新的研究领域,创造了新的陶瓷类别。展望了新型热障涂层在保护飞机、船舶和陆基发电厂中使用的燃气轮机发动机方面的潜在应用。此外,创造新的隔热陶瓷可能会在其他领域产生影响。例如,这些材料可用于提高集中式太阳能发电厂的太阳能热能发电效率和降低成本。该项目在航空航天、国防和能源行业的陶瓷科学和技术的制造相关关键领域培训和指导不同的学生。技术细节:本研究项目将高熵陶瓷(HECS)的新兴领域扩展到以萤石基氧化物为模型体系的成分复杂陶瓷(CCCS)。这项研究通过无序和有序之间的相互作用,提供了在广阔的组成空间中定制和改进属性的机会。一个中心的科学假设是,CCCS中的无序与有序性可以被用来调整相稳定性、纳米尺度的异质性以及热学和力学性质,其中中熵组成的性能可以超过它们的高熵组成。对无序、短程和长程有序、氧空位和异质性的基本理解具有广泛的科学意义。研究生和本科生在陶瓷科学和技术这一至关重要的支柱领域接受指导和培训。西班牙裔高中生和大学生通过暑期研究项目得到启发和培训。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
NON-TECHNICAL DESCRIPTION: This project explores and expands a new class of compositionally -complex oxides in the fluorite-based crystal structure, which resemble the cubic zirconia gemstone but often contain five or more metal cations. These new materials can exhibit exceptional properties, such as having thermal insulation while being mechanically stiff and hard. This fundamental research delves into a new research field to create new classes of ceramics. Potential applications as new classes of thermal barrier coatings to protect gas turbine engines used in airplanes, ships, and land-based power plants are envisioned. Moreover, creating new thermally insulating ceramics can have impacts in other fields. For example, these materials may be used to increase the efficiency and reduce the cost of solar thermal energy generation in concentrated solar power plants. This project trains and mentors diverse students in a manufacturing-related critical area of ceramic science and technology for the aerospace, defense, and energy industries. TECHNICAL DETAILS: This research project broadens the emerging field of high-entropy ceramics (HECs) to compositionally complex ceramics (CCCs) using the fluorite-based oxides as model systems. This research provides opportunities to tailor and improve properties in a vast compositional space via the interplay between disorder and order. A central scientific hypothesis is that the disorder versus order in CCCs can be utilized to tailor the phase stability, nanoscale heterogeneity, and thermal and mechanical properties, where medium-entropy compositions can outperform their high-entropy counterparts. The fundamental understandings of disorders, short- and long-range orders, oxygen vacancies, and heterogeneity have broad scientific implications. Graduate and undergraduate students are mentored and trained in a critically important mainstay area of ceramic science and technology. Hispanic high school and college students are inspired and trained through summer research projects.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
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DOI:
10.1016/j.actamat.2022.118056
发表时间:
2021-04
期刊:
Acta Materialia
影响因子:
9.4
作者:
[Andrew J. Wright;Qingyang Wang;Yichi Yeh;Dawei Zhang;M. Everett;J. Neuefeind;Renkun Chen;Jian Luo-Ji]
通讯作者:
Andrew J. Wright;Qingyang Wang;Yichi Yeh;Dawei Zhang;M. Everett;J. Neuefeind;Renkun Chen;Jian Luo-Ji
DOI:
10.1007/s40145-022-0575-5
发表时间:
2021-12
期刊:
Journal of Advanced Ceramics
影响因子:
16.9
作者:
[Mingde Qin;Heidy Vega;Dawei Zhang;S. Adapa;Andrew J. Wright;Renkun Chen;Jian Luo]
通讯作者:
Mingde Qin;Heidy Vega;Dawei Zhang;S. Adapa;Andrew J. Wright;Renkun Chen;Jian Luo
DOI:
10.1016/j.apmate.2022.100098
发表时间:
2022-11
期刊:
Advanced Powder Materials
影响因子:
--
作者:
[Dawei Zhang;Yan Chen;Heidy Vega;Tianshi Feng;Dunji Yu;M. Everett;J. Neuefeind;K. An;]
通讯作者:
Dawei Zhang;Yan Chen;Heidy Vega;Tianshi Feng;Dunji Yu;M. Everett;J. Neuefeind;K. An;
DOI:
10.1016/j.scriptamat.2022.114699
发表时间:
2022-07
期刊:
Scripta Materialia
影响因子:
6
作者:
[Dawei Zhang;Yan Chen;Tianshi Feng;Dunji Yu;Ke An;Renkun Chen;Jian Luo]
通讯作者:
Dawei Zhang;Yan Chen;Tianshi Feng;Dunji Yu;Ke An;Renkun Chen;Jian Luo
High-entropy nanoparticles: Synthesis-structure-property relationships and data-driven discovery
高熵纳米粒子:合成-结构-性质关系和数据驱动的发现
DOI:
10.1126/science.abn3103
发表时间:
2022
期刊:
Science
影响因子:
56.9
作者:
[Yao, Yonggang, Dong, Qi, Brozena, Alexandra, Luo, Jian, Miao, Jianwei, Chi, Miaofang, Wang, Chao, Kevrekidis, Ioannis G., Ren, Zhiyong Jason, Greeley, Jeffrey]
通讯作者:
Greeley, Jeffrey
共 6 条
Prediction and Control of Tungsten and Titanium Dioxide Sintering and Processing
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批准号:1436305
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$34.58万
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财政年份:2014
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负责人:Jian Luo
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依托单位:
Nanoscale Surface Adsorption and Disordering in Battery Materials
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批准号:1320615
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$19.18万
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财政年份:2013
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负责人:Jian Luo
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依托单位:
Nanoscale Surface Adsorption and Disordering in Battery Materials
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批准号:1006515
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$39.13万
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财政年份:2010
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负责人:Jian Luo
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依托单位:
CAREER: Nanoscale Surficial Disordered Films: Multilayer Adsorbates in Oxide Ceramics
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批准号:0448879
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2005
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负责人:Jian Luo
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依托单位:
国内基金
海外基金
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TPLATE Complex通过胞吞调控CLV3-CLAVATA多肽信号模块维持干细胞稳态的分子机制研究
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批准号:32370337
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:王杰
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依托单位:
二甲双胍对于模型蛋白、γ-secretase、Complex I自由能曲面的影响
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批准号:--
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2022
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负责人:郭子龙
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依托单位:
高脂饮食损伤巨噬细胞ndufs4表达激活Complex I/mROS/HIF-1通路参与溃疡性结肠炎研究
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批准号:--
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:30万元
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批准年份:2022
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负责人:赵锐
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依托单位:
线粒体参与呼吸中枢pre-Bötzinger complex呼吸可塑性调控的机制研究
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批准号:31971055
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:刘莹莹
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依托单位:
北温带中华蹄盖蕨复合体Athyrium sinense complex的物种分化
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批准号:31872651
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:张宪春
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依托单位:
边缘鳞盖蕨复合体种 (Microlepia marginata complex) 的网状进化及物种形成研究
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批准号:31860044
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:37.0万元
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批准年份:2018
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负责人:王任翔
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依托单位:
益气通络颗粒及主要单体通过调节cAMP/PKA/Complex I通路治疗气虚血瘀证脑梗死的机制研究
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批准号:81703747
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2017
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负责人:薛冰洁
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依托单位:
生物钟转录抑制复合体 Evening Complex 调控茉莉酸诱导叶片衰老的分子机制研究
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批准号:31670290
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:张媛媛
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依托单位:
延伸子复合物(Elongator complex)的翻译调控作用
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批准号:31360023
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:51.0万元
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批准年份:2013
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负责人:黄波
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依托单位:
Complex I 基因变异与寿命的关联及其作用机制的研究
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批准号:81370445
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2013
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负责人:杨泽
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依托单位: