彭州走出的“材料大神”啃下电子陶瓷“硬骨头”让中国技术跻身世界前列
四川大学材料科学与工程学院副教授刘洪
今天，就让我们一起走进他的故事吧~
刘洪，四川彭州人，四川大学材料科学与工程学院副教授，硕士生导师，四川大学与美国密歇根大学联合培养博士。长期从事压电、铁电、热释电、介电储能等结构功能材料及其应用的研究，首批国家级一流本科课程（线下一流课程）《固体物理》教学团队成员，发表SCI论文60余篇，申请专利13项。担任Journal of Advanced Dielectrics期刊青年编委，Materials期刊客座编辑，中国（德国）研发创新联盟-碳中和与能源转型专业委员会委员、新加坡Viser（维泽）出版社专家库材料科学专家委员会委员。
1975年一个冬日，彭州市桂花镇双红村的田间地头覆着薄霜，村里一刘姓家庭诞生了一个男孩，父亲给这个家中的独苗取名刘洪。1982年，刘洪上了家附近的丰乐中心小学，班主任谢启秀的数学课点燃了他的求知欲。“当时班级里形成独特的问学文化，放学后我们常追到老师家中继续探讨。”这种竞争性学习氛围，使他在小学阶段便建立起系统化的思维模式。
六年后，刘洪以年级前几名考进了丰乐初中。进入初中的刘洪却遭遇了人生的头部次挫折。没有英语基础的他，在头部次英语考试时，成绩全班倒数。为了补齐英语课程这块短板，刘洪独创“问题导向学习法”：每天锁定三个语法难点，追着当时全校唯一一位毕业于四川大学的新任教师刘祥萍求解直至晚自习熄灯。这种近乎偏执的攻坚精神，使他的英语成绩在一个学期内逆袭至班级头部，更锻造出终身受用的自主学习能力。
热爱学习的刘洪，在初中阶段遇到了他人生的两位恩师——数学班主任沈世芬和物理老师钟万双。两位老师看中了刘洪的聪明好学有悟性，经常给刘洪开小灶进行单独辅导。尤其是物理这门学科，在钟老师的悉心教导下，刘洪对物理产生了浓厚兴趣，这份热爱在他心中种下了梦想的种子，为其日后深耕材料物理埋下伏笔。
1991年，刘洪放弃当时炙手可热的中专入学考试报名机会，坚定选择报考高中、上大学这条路。这一年他以全镇第五的优异成绩考入彭州中学，成功实现了从乡镇教育体系迈向优质教育资源的首次跨越。踏入彭州中学重点班时，现实却给了他当头一棒——入学排名第49名，这鲜明地揭示出城乡教育之间存在的巨大差距。不过，刘洪没有被这困境打倒，内心反而燃起了熊熊斗志。
彭州中学的校园宁静美好，每当桂花盛放之际，馥郁花香弥漫在校园的每个角落，令人心旷神怡。然而，刘洪无心欣赏这美景，他的生活简单而规律，每日穿梭于教室、食堂和宿舍之间，三点一线。他将自己全部的精力与心血，毫无保留地投入到学习中，仿佛不知疲倦。
终于，他的努力开始结出累累硕果。在接下来的每一次考试中，刘洪如同一名坚定的攀登者，稳步向上。他的排名从蕞初的末尾一路飙升，稳步走到了班级前列。
1994年，当彭州中学的桂花再度飘香时，刘洪以优异成绩叩开四川大学材料科学系大门。“那个年代乡镇出来的学子选择基础学科需要勇气，但我想明白了一个道理——任何工业产品都离不开材料的支撑，而且我深爱着物理这个学科。”因为选择的是自己热爱的专业，进入大学后的刘洪一路开挂，成绩优异。四年后，刘洪顺利从四川大学材料科学系毕业，获得材料物理学士学位。
1998年，本科毕业后的刘洪加入中国电子科技集团第九研究所，作为助理工程师专注微波器件制备研发。在绵阳的两年间，他亲历了科研成果产业化的艰难：“实验室参数完美的材料，进入生产线就会出现晶界偏析、介电损耗激增等问题。”这些实践痛点，促使他重新思考材料科学的本质——不仅要理解物质本性，更要掌握工程化转化的密钥。
两年后，刘洪又到深圳昂纳晶体技术有限公司，钻研光通信用双折射钒酸钇单晶体生长工艺。面对国际市场价格战，刘洪在工作日志里写道：“材料人的尊严不在报表里，在晶体的完整性里。”他创新性地引入“梯度降温法”，将晶体缺陷率从15%降至3.8%。这段产业经历，为其日后构建“理论-工艺-应用”三位一体的研究范式奠定了基础。
在深圳打拼时，身为科技人才的刘洪，薪资远超常人。然而，这份优渥的待遇并未让他内心安稳。一种对材料物理领域更深层次探索的渴望，始终在他心底翻涌，扰得他隐隐不安 ，难以释怀。
转折发生在千禧年前后。当深圳速度遇上学术理想，这个彭州青年选择回归蜀地。2003年，经过短短半年的复习，刘洪以411分的惊人成绩摘得四川大学凝聚态物理专业考研桂冠，在恩师朱建国教授指导下，开启了压电陶瓷的深潜之旅。
刘洪（前一）在美国密歇根大学交流学习
2005年，刘洪提前攻读材料物理与化学专业博士学位。2007年，在朱建国教授指导下用磁控溅射法制备PLZT薄膜，钻研非制冷焦平面红外成像元件，他开创性地研究了叉指和平行板电极对铁电薄膜介电性能的影响，从实验和理论计算证明了这两种电极结构对其介电信号取出的一致性，相关成果发表于《Applied Physics Letters》。2007-2008年，刘洪获得公派机会，前往美国密歇根大学交流学习。在那里，他像海绵吸水一样，接触国际前沿科研技术。利用激光脉冲沉积法制备铁酸镧薄膜，探寻汽车尾气智能催化净化奥秘。在此期间，他系统掌握了薄膜沉积与微纳加工技术，其关于热释电薄膜的研究被国际衍射数据中心（ICDD）收录为标准数据，这段留学经历，拓宽了他的科研视野，为日后的成就埋下伏笔。
在求学生涯中，刘洪收获诸多荣誉，2007年获“中国科学院奖学金”，2008年被评为四川大学优秀毕业生。2009年，博士毕业的刘洪留校任教，就此开启科研与育人的新征程。
留校任教后，刘洪全身心投入铁电压电陶瓷材料领域的研究。这类陶瓷宛如电子世界里的“幕后英雄”，由其制成的谐振器、滤波器等元件，广泛延伸至各类电子设备之中。在日常生活里，当你惬意地打开电视机沉浸于精彩节目的奇幻世界，或是手持手机与远方的朋友畅快交谈、尽情畅玩游戏时，压电陶瓷正隐匿于设备内部，默默散发能量，以稳定且持久的力量，为这些设备的稳定运行保驾护航。其中，陶瓷谐振器凭借高稳定、小尺寸、低成本的显著优势，成为电子设备稳定运行的忠诚卫士；压电超声换能器则在医疗领域大显身手，于超声诊断中宛如医生的“透视眼”，精准捕捉人体内部的细微状况，为守护生命健康贡献着关键力量。
然而，传统PZT基弛豫铁电陶瓷在实际应用中犹如被荆棘束缚。高温烧结这一环节，恰似打开了“潘多拉的盒子”，不仅致使铅氧化物肆意挥发，对环境造成难以估量的污染，还使得昂贵的内部电极成为生产过程中沉重的经济负担；而焊接工艺对陶瓷居里温度近乎苛刻的要求，更是如同紧箍咒，严重限制了其在工业领域的广泛应用。
刘洪（中）在四川大学实验室教学现场
面对重重困境，刘洪并未丝毫退缩。他深知，科学探索之路从来不是康庄大道，而是布满荆棘与挑战的崎岖小径。正如郑燮所云：“千磨万击还坚劲，任尔东西南北风”，无数个日夜，实验室里灯火长明，他与各种实验仪器为伴，反复进行试验。每一次失败，都如同夜空中划过的流星，虽闪亮后瞬间黯淡，却激发他更强烈的探索欲望。终于，功夫不负有心人，他成功开发出低温烧结的PZT基压电陶瓷。在940℃的烧结温度下，陶瓷展现出高压电系数，居里温度也完美达标；900℃烧结的陶瓷同样性能卓越，令人惊叹。这些突破性成果，犹如一阵春风，吹散了传统工艺的阴霾，不仅大幅降低了生产成本，有效减少了环境污染，更极大地提升了陶瓷的综合性能。
不仅如此，刘洪还积极投身产学研合作，与企业携手共进。他们共同制备出用于手机传音的低温共烧PZT基压电陶瓷电声器件，凭借卓越的性能，成功向国内知名手机企业供货，顺利跨越实验室到市场的“鸿沟”，实现了科研成果的华丽转身，让创新的科技力量真正融入人们的日常生活 。
在大型先进压水堆及高温气冷核电站监测主泵的振动传感器研发这一关乎国家能源安全的重要课题中，刘洪再次展现出非凡的创新智慧，创造性地提出“多层异质结”传感器设计。他巧妙地通过交替沉积压电层与隔热层，宛如构建一座精密的能量桥梁，既确保了信号的高灵敏度，能够精准捕捉到主泵振动的细微变化，又神奇地将热应力损伤降低72%。这一关键技术突破，让我国在核主泵振动自主监测领域实现重大跨越，成为世界上第三个掌握这一核心技术的国家，为我国核电站的安全稳定运行筑牢了坚实的科技防线。
面对欧盟RoHS指令这一严苛的环保壁垒，刘洪所在实验室团队自2009年起便踏上了系统攻关无铅压电陶瓷的艰难征程。在探索的茫茫大海中，他们凭借敏锐的洞察力和不懈的努力，终于发现铌酸钾钠基材料在特定晶向择优生长时，其压电常数d33可达650pC/N，这一数据如同一颗璀璨的明珠，刷新了该体系的世界纪录。尽管目前在产业化道路上仍受工艺稳定性的制约，但他们提出的“局域结构调控”理论，恰似一座明亮的灯塔，为整个行业的发展照亮了前行的方向 。
在科研成果的舞台上，刘洪的成果亦是星光熠熠。他以头部及通讯作者身份在知名学术期刊发表多篇论文；他拥有13项国家发明专利，这些专利如同科技创新的利刃，为行业发展开辟新的道路；他还积极参与出版英文专著和高校优秀教材，将自己的科研成果和学术见解毫无保留地传递给更多人；同时，他获得国际衍射数据中心的5张标准X射线衍射PDF卡，在国际学术领域留下了属于自己的深刻印记。此外，他作为审稿人活跃在各大主流学术出版机构期刊，以专业的眼光和严谨的态度，为学术交流的蓬勃发展贡献着不可或缺的力量。
刘洪明白，行业发展离不开优秀人才。16年来，他在教学上同样用心，把理论和实践深度融合，走出一条特色教学之路。
作为《固体物理》国家级一流课程核心成员，刘洪独创“三维知识图谱”教学法：将布里渊区、能带结构等抽象概念转化为VR可视化模型。这种沉浸式教学使课程及格率提升23%，获四川大学教学成果二等奖。
他优化本科教学计划，讲授多门专业课程，成为多个一流课程教学团队核心成员。在指导硕博士阶段，也承担关键课程教学任务。
为培养学生的国际化视野和创新思维，他以“分享”为教学理念，把国际前沿知识带入课堂。作为班主任，他早早为学生规划学习蓝图，鼓励大家积极讨论，开拓思维。他还申请开设国际课程周，邀请国内外专家授课。每年暑假，他会带领学生到江苏丹阳经济开发区实习，让学生在实践中成长。他主导的“本-硕-企”联合培养模式，已累计为京东方、华为等企业输送27名核心技术骨干。他还积极投身产学研合作，创办“校企协同创新中心”，成功孵化7家科技企业，推动科研成果加速转化，为行业发展注入了源源不断的活力。“师者，传道授业解惑也”，刘洪不仅传授知识，更在为学生的未来和行业发展指引方向。
“参天之木，必有其根；怀山之水，必有其源。”提起对于家乡的发展，刘洪满怀期待地表示：彭州地处成都半小时经济圈，交通网络发达，物流便利，可快速对接成都的电子信息、汽车制造等下游产业。目前，彭州已形成新材料、医药健康、航空航天等主导产业，其中新材料领域的化工园区（如四川石化下游产业链）可为压电陶瓷提供部分原材料（如特种陶瓷前驱体），形成产业联动。在科研力量方面，位于成都的电子科技大学和四川大学在电子材料和材料科学工程领域实力强劲，能为彭州提供技术合作，有力推动产学研转化。
彭州还可借助成都的化工商贸网络，或引入氧化锆供应商等上游企业实现就近配套。成都的电子信息产业（如传感器、滤波器）、汽车产业（超声波雷达、燃油喷射系统）、医疗器械企业（超声设备）均为压电陶瓷的潜在客户。因此，彭州具备发展压电陶瓷产业的潜力，区位、政策、市场需求优势显著。若能整合科研资源、完善产业链配套，并聚焦高端细分领域，未来有望成为西部重要的压电陶瓷材料生产基地，助力产业结构升级。
从彭州山区小镇的懵懂少年，到电子陶瓷领域的中流砥柱，刘洪的每一步都踏响奋斗的足音。他以科研为笔，在材料物理的浩瀚星空中勾勒创新轨迹；凭育人作墨，为行业培育未来栋梁。而他对家乡彭州发展的热切期许，让我们看到一位学者在科研征途与故乡情怀间的深情守望。期待他在科研与育人的道路上，继续书写属于自己、属于家乡、属于时代的精彩华章 。
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图：张勇 乔刚 黄帅帅 品鉴彭州 四川大学 彭州中学 桂花镇
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