时光，从来不会辜负奋斗者。20余载的奋斗，广泛的贡献和学术成就，让李敬锋，在2024年的9月，荣获IEEE铁电学成就奖，众所周知，这个奖项是铁电学界的著名国际奖项，主要表彰在铁电学或相关科学领域作出卓越贡献的全球科学家，设立于1983年，迄今为止全球共35名学者获奖，其中，包括5名华人学者（含2名国外学者）。其影响力可想而知。 成功，不存在一蹴而就，积累，创新，才是科研人不断突破的密匙。李敬锋的科研之路，同样如此。2002年，在日本潜心研究17年之久的他，放弃了已经获得的日本东北大学副教授的待遇，回到祖国成为清华大学材料学院教授，建立了电子功能陶瓷及其微加工实验室，在热电与铁电材料领域取得了具有广泛国际影响力的创新成果。
热电材料，助力航天 热电材料研究被中国科协列为“重大科学问题和重大工程技术难题”中先进材料领域五大难题之一。而李敬锋正是这个领域的探索者。 他带领团队瞄准几种关键热电材料，首先从材料制备与微结构调控方向寻找突破口，在国际上率先提出了多种纳米复合解耦内禀热电参数的新思路。李敬锋及其团队通过设计纳米析出和纳米混合复合结构，研发出高性能碲化物热电材料；发现纳米碳化硅复合具有同时增强热电性能和提升力学性能的协同效应，并揭示了纳米复合热电材料的能量过滤效应机制；提出了基于渗流效应协同调控电热输运特性的新方法。这些成果多次被《自然》《先进材料》等期刊的广泛引用，并获得2023年度北京市科学技术奖自然科学奖二等奖，极大的推动了高性能热电材料发展。 科研的最终目标，就是应用，其中，将高性能纳米复合结构碲化铋基热电材料应用到热电微器件领域，倍受李敬锋的关注。热电微器件是目前解决5G/6G集成光电转换模块精准控温唯一可行的技术方案，但其生产制造存在被“卡脖子”风险。李敬锋团队通过与广西自贸区见炬科技有限公司合作，在热电微器件的制造技术方面取得突破。2022年2月，公司实现了航天领域用高质量Micro TEC的量产。 铁电材料，突破瓶颈 压电陶瓷是广泛应用的铁电材料，但含有大量的铅，对环境和人体产生危害。没有前瞻性，就没有科研，寻找环境友好的无铅替代品，成为重要的科研方向。李敬锋带领团队瞄准这个方向，在国际上率先并持续20余年系统研究了无铅压电陶瓷，实现了超出300%的压电性能提升；提出了多尺度结构协同调控压电性与温度稳定性的学术思想，解决了高压电性与温度稳定性难以兼顾的难题；组织团队创建了桐乡清锋科技有限公司，建成首条无铅压电陶瓷材料规模化生产线，在国际上率先实现了无铅压电陶瓷换能器元件的量产。 近年来，随着可再生能源、电动汽车等领域的发展，介电储能技术迎来了高速发展的春天。在介电材料中，弛豫铁电体因其独特的极性纳米畴结构具有高介电储能性能，但是在介电材料中普遍存在的极化强度与击穿场强的矛盾关系依然制约其储能密度的进一步突破。经过缜密的思考，李敬锋团队决定另辟蹊径。他们提出在弛豫铁电薄膜中引入“极性雪泥态区块化”策略，利用溶胶凝胶法制备出储能密度高达202J/cm³的弛豫铁电体薄膜。
该策略通过在弛豫铁电体中实现高度局域化的强极性态来突破储能密度。首先，通过构建混沌的雪泥态纳米畴结构，实现在常规弛豫铁电体中难以获取的高可逆极化强度；然后，引入由晶界和纳米非晶相构筑的网络结构对雪泥态纳米畴结构进行区块化分割，构建出具有隔离极性雪泥态（Isolated polar-slush，IPS）结构的新型弛豫铁电体。相场计算模拟和实验结果表明，IPS结构可协同提升可逆极化强度和击穿场强，基于组分优化可获得高储能密度、效率和性能优值。 通过二阶非线性光学（SHG）扫描探测、纳米束旋进电子衍射（PED）和高分辨扫描透射电子显微镜（STEM）等手段，研究团队证明了IPS结构薄膜中存在高度局域化的强极性态，其源于嵌入的非晶相、高密度的晶界、由位错阵列组成的亚晶界以及极性雪泥态团簇的综合作用。该结构兼具高绝缘性以及高动态的极性团簇，显著增强了材料的储能性能。 这一突破不仅打破了传统RFE材料能量密度的瓶颈，还揭示了化学异质性在极性纳米区域（PNRs）形成中的关键作用。进一步的研究表明，通过将PNRs缩小至极性簇，尽管局部极化有所降低，但剩余极化也显著减少，从而增强了材料的可逆极化和击穿电场。 2024年7月11日，相关研究成果以“极性雪泥态区块化策略赋予弛豫铁电体大储能容量”（Partitioning polar-slush strategy in relaxors leads to large energy-storage capability）为题，发表于《科学》（Science）杂志。 李敬锋教授在学术领域，成绩斐然。目前，已发表学术论文579篇，WOS核心合集引用超过36400次，H因子达到97，连续多年入选全球高被引学者榜单。此外，他还编著出版了《Lead-free Piezoelectric Materials》《新能源材料及其应用技术》《新材料概念》等专著，并获得了42项国内外授权专利。同时，他在国际会议上作大会报告和邀请报告100余次，组织大型国际会议多次，共同创办国际知名期刊 Journal of Materiomics，该刊首批入选中国科技期刊卓越计划，李教授连续两年获中国科技期刊卓越计划优秀主编。 李敬锋还热心于教学和人才培养，获得清华大学“良师益友”称号，共培养了博士毕业生38人，出站博士后19人，其中2人获科学探索奖，9人获国家级人才项目计划支持。这就是李敬锋，这就是中国的科技工作者。
专家简介 李敬锋，清华大学材料学院教授、博士生导师，日本工程院外籍院士、日本东北大学客座教授，获国家杰青资助，入选长江学者特聘教授。长期从事无机非金属材料研究与教学工作，在铁电压电与热电材料研究及其应用推广方面取得系列创新成果，担任多个重要学术职务和社会职务，包括清华大学-丰田研究中心副主任、新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室学术委员会副主任，曾任材料学院副院长，目前兼任Journal of Materiomics主编、《硅酸盐学报》副主编、NPG Asia Materials和Journal of The American Ceramic Society等多个期刊的编委、美国陶瓷学会Fellow、国际热电学会理事等学术职务。
责任编辑：赵娜
