激光陶瓷和光电材料领域的挑战者　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　

曹永革，男，1970年12月9日出生，浙江余杭人，中共党员，现为中科院福建物构所课题组长、先进材料研究室主任、研究员、博士生导师。1998年6月毕业于北京科技大学材料学院获博士学位，导师为葛昌纯院士，研究课题是先进陶瓷；1998.7-2000.5至中科院物理研究所作博士后工作，合作导师是梁敬魁院士，研究方向是氮化镓体单晶生长和GaN透明陶瓷研究；2000.9.1-2001.8在中科院物理研究所受聘为副研究员，继续从事氮化镓研究工作；2001.9-2004.8在香港大学物理系作博士后研究，从事氮化镓薄膜生长物理与LED器件研究工作，邀请人为谢茂海教授、唐叔贤院士、支正明院士三人；2004.9-2006.4在日本名古屋工业大学作COE特别研究员并进而受聘为研究副教授，邀请人为Sakae Tanemura教授，从事光功能纳米陶瓷和薄膜与器件的研究工作。期间2005.6被西北工业大学聘为特聘教授。2006.5入选中科院“百人计划”，2006.9至中科院福建物构所工作任研究员，组建光功能陶瓷课题组，任课题组长，搭建激光透明陶瓷平台，2010.5组建先进材料研究中心，任研究室主任。目前协助筹建中科院海西研究院先进制造技术研究所。

曹永革同志近年来一直致力于国防尖端材料激光陶瓷和半导体照明两个领域的研究工作。主要贡献如下：

1. 激光透明陶瓷在陶瓷领域被认为是最为纯净、光学质量最好、性能最高、难度最大的陶瓷，作为先进陶瓷中最高技术的集成与代表，被誉为皇冠上的明珠，具有重要的国防应用背景，是国外禁运、国防急需的关键材料，被美国军方认为是最具发展潜力的激光增益介质。目前日本和美国在激光陶瓷材料和器件方面已对我国构成严重威胁，材料严格禁运，迫使我们必须自主研制，尽快赶超日美。激光陶瓷制备的瓶颈在于对性能要求极为苛刻的高温高真空烧结设备和制备工艺。我国高温高真空技术与国外技术差距在15年以上。曹永革研究员回国后，利用他本人在国内外高温设备、超高真空领域的长期技术经验积累，吸取国外一流高温高真空设备的优点，立足本土，自主设计研制成功性能超过国外同类先进设备水平的三代高温高真空设备，设备整体水平处于国际先进水平，实现了核心装备的总体跨越，解决了我国激光透明陶瓷制备的设备瓶颈。自主核心设备性能在“中国科学院重大装备自主研制项目”验收评审中专家一致认为其关键性能“超过国外先进同类设备水平”，在“福建省科技计划重点项目”验收评审专家认为激光陶瓷及自主设备达到“国际先进、部分领先”水平。曹永革研究员利用自主研制的设备和创新工艺制备了透过率达到理论值和单晶水平的Nd:YAG激光透明陶瓷，激光效率达到56.7%，实现了168W连续激光输出(国内最高报导)和246W脉冲输出，另外实现了Yb:YAG激光陶瓷的激光输出，解决了这一国家急需重要核心材料的技术瓶颈。

2. 曹永革研究员在国内外率先用熔盐法在低于一个大气压条件温和条件下生长出高质量氮化镓体单晶，质量高于国内外报导数据，为高效LED产业提供了新的技术方案，已授权中国发明专利，受到国内外密切关注和跟踪，引领该方向长达3年。

3. 曹永革研究所领域的课题组在LED陶瓷基板和LED新型封装技术已申请两项国家专利，在莆田中科万邦得到示范应用，半年内技术扩散创造新增产值达1亿元。

4. 曹永革研究员在日本和物构所研制的新型无In和低In透明电极,引起了产业界和社会的广泛关注,具有广阔的应用和市场前景。所研制的新型无铟透明电极的光学、电学性能已达到日本进口商业ITO电极的水平。透明导电玻璃/薄膜是一种具有高透过率（85-92%）并且能够导电的特种镀膜玻璃，是电子工业的基础材料，作为各种光电子器件是必不可少的电极材料，被广泛应用于生产各类平板显示器、触摸屏、太阳能电池、高亮度LED、手机、汽车显示、特种变色玻璃等行业。二十一世是信息世纪，光电子技术迅猛发展，各类光电子产品更新换代日新月异、新产品层出不穷， 给透明导电玻璃带来了更为广阔的应用和发展空间。目前普遍使用的透明导电玻璃是氧化铟锡（ITO），基本依赖进口。而由于地球储量极为有限（铟元素仅能维持8年）、资源紧缺，国内外均在努力探寻高质量低成本地球储量丰富的新型透明导电玻璃/薄膜以替代ITO。由于资源限制，ITO价格在未来5年内将急剧飙升，替代性无In电极成为不可避免的发展趋势。曹永革从2004年起在日本开始进行无In电极研发，2006年获得初步成功，在JJAP期刊上报导之后引起日本产业界的广泛关注。回国后继续从事这方面的研究工作，最终获得一种可稳定生产的性能优越、成本低廉的无In替代性材料，申请中国发明专利3项， 目前已获得成果转化，在触摸屏、薄膜硅太阳能电池板、液晶显示和LED芯片上得到初步应用，获得良好经济效益。

5. 曹永革研究员研发成功10米超长陶瓷内衬钢管和关键离心机设备，获得发明专利，成果转让，年产值达860万元。陶瓷内衬复合钢管是指在无缝钢管（或铝管、铜管等）的内壁以特种技术镀制上一层致密氧化铝结构陶瓷层，该陶瓷层与钢管内壁形成牢固的冶金结合，构成陶瓷内衬复合钢管。复合管因充分发挥了钢管强度高、韧性好、耐冲击、焊接性能好以及刚玉瓷高硬度、高耐磨、耐蚀、耐热性好的优势，克服了钢管硬度低、耐磨性差以及陶瓷韧性差的缺陷，因此复合管具有优异的耐磨、耐热、耐蚀、防垢及抗机械冲击与热冲击、可焊性好等综合性能，显著延长钢管寿命（10倍以上）。是输送颗粒物料、磨削、腐蚀性介质等理想的耐磨、耐蚀管道。在冶金、电力行业、矿山、煤炭行业、船舶制造、石油输运行业中得到广泛应用。但目前国内外陶瓷内衬钢管存在的问题是：1.长度无法突破3米；2.陶瓷内壁不光滑，有砂感；3.陶瓷内壁有气孔，降低抗腐蚀性能；4.陶瓷壁过厚，加重导致成本增加、运输困难。经过5年的探索和研发，曹永革研究员与青岛一通机械公司合作，成功研制成功具有良好动平衡结构的10米超长高速离心机，通过特殊配方和工艺的研发，成功开发出一整套超长、薄壁、光滑、无孔、结合力强的陶瓷内衬钢管技术，目前已技术转化，实现年收入860万元，具有良好的市场发展前景。

曹永革研究员1999年荣获北京市科技进步奖三等奖，2006年获得教育部“新世纪优秀人才”，2006年获得中科院“百人计划”，2008年中科院“百人计划择优”材料组第一名。目前在中科院福建物构所负责激光透明陶瓷和LED/太阳能电池用核心半导体薄膜材料外延生长及新型电极制备工作，面向国家重大需求。

曹永革研究员长期从事高技术陶瓷与半导体等光电材料研究。在《Phys. Rev. B》、《Appl.Phys.Lett.》、《Adv. Mater》等国内外较有影响力的学术期刊发表论文100多篇，SCI论文被引用800余次。近三年申请中国发明专利20余项，已授权中国发明专利3项。目前作为项目负责人承担主持科技部重大基础科学研究计划（973）课题、863课题、国家自然科学基金重大研究计划重点基金、中科院百人计划项目、中科院重大装备自主研制项目、中科院重要方向性项目、福建省科技计划重大专项、重点基金等十余项国家级、省部级重要项目，项目经费达3000余万元，直接负责经费达两千余万元。培养博士毕业生3名，硕士毕业生2名，在读博士生、硕士生7名。团队共22人，具有良好的攻坚和团队作战能力，敢于承担国家急需课题任务，解决国家重大难题。