王業寧

王業寧

王業寧(1926.10.4-)出生于安徽安慶,原籍安徽六安。物理學家。從事固體中相變與缺陷的內耗(聲衰減)研究。

1945年考入中央大學物理系,1949-1950年在南京葯學院任教,1950年始歷任南京大學物理系助教、講師、副教授、教授、博士生導師,1991年當選為中科院院士(學部委員)。1982年,獲中國國家自然科學獎二等獎。與馮端等合著《金屬物理》。1994年歲尾,年逾花甲的王業寧榮膺中國國家重點實驗室先進個人金牛獎。

1963年,王業寧主持建立了中國第一台壓電組合振子離頻內耗儀。1974年,她建立了中國第一台聲光調Q--YAG雷射器。1989年,她在溶質元子和位錯工作用的冷加工峰和沉淀峰的機理研究中,運用了耦合馳豫模型,解釋了該峰反常大的激活能起因。馬氏體相變過程中低頻內耗的研究。

  • 中文名稱
    王業寧
  • 出生地
    安徽六安
  • 畢業院校
    南京大學
  • 民    族
  • 國    籍
    中國
  • 主要成就
    從事固體中相變與缺陷的內耗聲衰減研究。
    統一了兩個學派關于瞬態內耗的理論。
    建立了疇界粘滯損耗理論。
    提出伴有動態畸變雲的載流子模型並用內耗法求得了超導能隙。
  • 職    業
    教授
  • 出生日期
    1926年10月4日

人物生平

1926年10月出生于安徽省安慶。

1945年由中大附中保送進中央大學物理系,1949年夏畢業。

1949-1950年,南京葯學院助教。

1950-1978年,南京大學物理系助教、講師。

1978-1980年,南京大學物理系副教授 。

1980年至今 任南京大學凝聚態物理博士生導師。

1981年~1997年 任全國固體中內耗與超聲衰減專業委員會主任委員

1991年當選為中國科學院數學物理學部委員(院士)。

1989年~1996年 擔任第九屆、第十屆、第十一屆國際固體中內耗與超聲衰減會議的國際委員會委員。

1991年至今 任全國政協委員。

1994年至今 任中國材料學會常務理事。

1997年至今 兼任全國固體中內耗與超聲衰減專業委員會名譽主席和全國電介質物理專業委員會名譽委員。

1997年 亞洲太平洋材料科學院的成員,此外還擔任中國物理學會理事。

此外還擔任中國形狀記憶合金專業委員會顧問。ICIFUAS-9、ICIFUAS-10、ICIFUAS-11、ICIFUAS-12國際顧問委員會委員。ECIFUAS-6及SMM-94,97國際顧問委員會委員

個人生活

家庭背景

王業寧出生在一個官宦家庭。她的父親是清政府派出去的第一批留日進修學生,學的是法律,後任國民政府行政法院庭長,兼任大法官。由于不滿國民政府的腐敗政治,他十分後悔自己年輕時的選擇。一直認為搞政治沒出息,希望自己的兒女學理工科,為社會做點貢獻。在父親這樣的教誨下,小業寧自幼就迷上了數理化。在班裏,她的理科考試成績總是名列前茅。有一年,當她還是國小生的時候,一位陸軍大學的數學教授來家裏作客。聽說小業寧數學成績好,就出了一道難度較大的數學題來考她。隻用了幾分鍾時間,小業寧就三下五除二地做完了。客人豎起大拇指連連誇獎。

王業寧的娘家是一個封建官僚家庭。由于父親常常獨居住所,沒有文化、沒有地位的母親隻好面對古佛青燈訴說內心的苦楚。尤其是大姐遵父命遠嫁南昌富戶以後,因其大家庭裏妯娌、姑嫂常常為瑣碎事爭鬧不休,從一個千金小姐成為依附于人的小媳婦,更成了王業寧的一面鏡子。王業寧常常在為母親讀姐姐的來信時,陪著母親一起掉眼淚。這一切,都使王業寧明白了一條道理:"女人當自強"。

回首往事,王業寧感慨不已地說:"我有兩位很有才氣的女友,在美國分別取得了碩士和博士學位,在事業上也頗有造詣。但是,最終都成了家庭婦女。當年,我要是去了台灣,也許能完成學業,或者去美國奮鬥。但不一定能取得這麽多成就。因為發達國家的女人,要想幹一番事業,往往不得不犧牲個人幸福。1974年,我在接待一個高規格的日本女科學家代表團時,發現其中未婚者竟達2/3。所以,女友們都羨慕我既擁有一個幸福的家庭,事業上又幹出了成就。"

求學經歷

在讀高二那一年,王業寧聽人說中央大學很難考,頓時好勝心陡起。她利用暑假,瞞住家人,跑去報考。居然一試就中,被該校醫學院錄取了。但是,她難忘自幼喜愛的"光"、"聲"、"熱"、"電"物理世界,隻好放棄了這次機會,繼續回到學校讀高三。翌年高中畢業後,直攻中央大學物理系,自然如願以償。

1949年2月,解放軍的大炮已經打到長江邊時,父親奉命帶著一家老小離開南京前往台灣。正在中央大學物理系讀4年級的王業寧,開始身不由己隨父母到了杭州。可一路上,她白天想的是自己的學業,夜裏夢的是五彩紛呈的實驗室。她不願意聽從命運的擺布,更舍不得丟下即將完成的學業。她決心瞞著父親,隻身返回了南京。

在這個時候,一向順從父親的母親,表現出少有的剛強。她理解女兒,支持女兒的決定,悄悄地把自己的私房錢和首飾塞給了女兒。"你走吧,你父親怪罪下來,由我擔待。"

當時,這位偉大的母親決沒有想到,杭州一別,竟成為母女間的訣別。由于海峽阻隔,王業寧後來再也沒能見到雙親一面。

回憶起半個世紀以前的情景,68歲的女科學家仍然激動不已,熱淚盈盈。"要是父母能活到現在該有多好哇!"

1949年夏天,王業寧以全系總分第二名的優異成績取得了物理學學士學位。翌年,便被導師請回了母校物理系任教。

科研生活

剛解放那陣子,學校領導認為王業寧滿腔熱情,樂于助人,就安排她做婦女工作、工會工作。白天,她忙著處理各種事務,宣傳黨的方針政策。到夜晚,王業寧就一心攻讀物理書。

校領導看出王業寧是棵搞科研的好苗子,1953年,把她送到中國科學院沈陽金屬研究所進修。在著名物理學家葛庭燧先生的指導下,王業寧對金屬物理產生了濃厚的興趣。回校後,她設法卸下了那些社會工作,一門心思搞科研。

王業寧王業寧

進入物理世界的王業寧,經過幾年努力,在專業上大有進展。60年代初期,她發現,馬氏體相變,包括其他一級相變的瞬態內耗的大小正比等于振動一周內馬氏體的轉變數。這個後來被寫進教科書的"馬氏體相變內耗規律及其機理"的結論比國外同行對這一方面的發現早了整整10年。

1963年,她又主持建立了壓電組合振子內耗儀,擴大了測量內耗的頻率範圍。1964年,該成果榮獲國家科委、計委、經委聯合頒發的新產品獎。

"十年動亂"時,王業寧的丈夫林醒山教授被戴上走資派的帽子關進了牛棚。她領著年幼的兒女去了農場。回到南京後,又去修大橋、採煤、挖地道。當時,不少好友都擔心她吃不了這些苦。然而,性格開朗、遇事豁達的王業寧,從容不迫地面對眼前發生的一切。勞作之餘,她邊輔導兒女讀書,邊孜孜不倦地啃專業書。回憶起這段經歷,王業寧說:"當時隻有一個信念,就是天塌下來,我也要挺住。"

1973年,在鄧小平重新工作的情勢下,南京大學開放了一部分實驗室。王業寧立即開始了工作。當時,由于各方面尚不正常,不但政治上要冒風險,物質條件更談不上。炎熱的酷暑裏,實驗樓的三樓斷了水,而王業寧正在試製的聲光調Q雷射器需要用水冷卻。于是,已經45周歲的王業寧和一位年輕人頂著夏日高溫,一桶一桶地從樓下拎水,一幹就是十幾個小時。

王業寧在旅行時王業寧在旅行時

實驗、失敗、再實驗、再失敗,科學事業是不會憐憫人的。他們像苦行僧一樣把自己關在實驗室裏,不停地攻關。

一天,王業寧突然發現輸出脈沖在示波器上閃了一下,隨即消失。她立刻意識到:自己的路子走對了。但為什麽老是失敗呢?她反復檢查實驗過程,苦思冥想其中的道理。這時,鍥而不舍的專業積累幫助了她。她分析可能是聲功率很大使器件發熱,因膨脹不均導致光路散開。于是,她再實驗時加以冷卻,終于研製出中國第一台"聲光調Q-YAG雷射器"。在中國國內雷射界引起不小的震動。王業寧也由此獲得1978年全國科學大會獎。

1978年10月,科學的春天終于來到了。年逾半百的王業寧渾身煥發出青春的氣息,她把家務和兒女都拋到了一邊,帶領她的研究生向固體相變與內耗方面攻關。

內耗既是實用的消聲減震材料的主要性能指標,又是研究固體中物理問題的一種手段。由于不常用它,研究的人也不多。而王業寧在實踐中發現:因為在豐富的內耗現象中能得到確切解釋的答案較少,影響了其套用。因此,王業寧在固體相變及疇界的內耗方面做了深入而系統的研究,積累了從低頻到高頻較全面的知識。

1981年,王業寧建立了在測量內耗的同時,能實施觀察介面變化的裝置。並用這個裝置首次發現了二級相變漲落引起的低頻內耗峰與疇的粗化過程有關的內耗峰;還確認了疇的粗細化具有一級相變特征;闡明了Te附近疇界運動引起的內耗與彈性以及介電性能反常的機理,建立了中頻範圍疇界粘滯運動引起的內耗及介電損耗理論。這一理論對研究形狀記憶效應與鐵電存儲器中存在的問題可提供有用的信息。列寧格勒大學尼卡諾羅夫教授曾說過,這一研究啓發了他,也對相同設備做了類似的改進,做出新的成績。

從1987年起,王業寧將內耗方面的研究用于高溫超導體領域。她發現:高溫超導體在Te以上的晶格不穩定性或類相變是與晶格參數的跳變相聯系的。因為這一跳變數很小,不少人測量到這一跳變而不敢認定。王業寧不愧為女中豪傑,她根據自己反復實驗積累的經驗,首先確認了這一現象,並將研究結果寄給Argonne實驗室。美國Brookhave實驗室、Argonne實驗室及休斯頓大學合作,用高分辨X光分析儀對YBCO單晶進行測量,肯定了這一結論。

1989年,王業寧又大膽地將耦合馳豫理論,原用于高分子與非晶材料套用到合金的領域無序區,發現由于位錯與點缺陷氣團相互作用引起的內耗如冷加工峰(S-K峰)與沉淀峰,並合理地解釋了該峰反常大的激活能的起因。由于S-K峰的激活能是各學派長期研究的問題,因此,王業寧的研究引起國內外同行的矚目,被譽為"王氏理論"。波蘭、日本、瑞士、法國等國的專家也相繼將這一理論運用到其他位錯和介面內耗峰的研究中。

以上研究成果,先後獲得國家自然科學獎二等獎和四等獎以及國家教委頒發的一等獎。

1991年,王業寧被選為中國科學院院士。

學術生涯

研究方向

王業寧和嚴鋒等研究了C60、兩種不同弛豫過程的理論模型,發現了弛豫單元之間的關系是玻璃化轉變的一個重要因素,包括弛豫單元之間的強關聯導致類相變凍結過程,而弱關聯引起動力學凍結過程。

張清明等建立了國內第一套低溫極化電子拉曼散射系統.該系統能工作在4.2K以下並對高性質單晶體使用極化入射光.做為一種高技術,電子拉曼散射已廣泛用于探索超導能隙和其各向異性,輸運動態及在銅氧化物超導體中的自旋波動.一些電子拉曼散射實驗已開始用于研究高性質單晶體,如LSCO,YBCO和BSCCO銅氧化物超導體.現已發現動態電子條紋可以存在于LSCO系,因此提出一種非均勻電子結構應當對理解LSCO中的超導性質提供參考。

丁勇和王業寧等首先揭示了反相邊界(APB)能夠被認作一種核心位置,因為新疇和彎曲90°疇有較好的流動性,兩者均在BLS鐵電材料的無疲勞行為中起重要作用.王業寧就此結果在不同的國際會議上做了兩個邀請報告。

呂笑梅等研究了鐵電低維材料的各種性質,包括替代、機械疲勞、尺寸和應力效應等。並將SPM用于研究鐵電體局部開關性質。

蘇東和王業寧等發現彎曲的90°疇界比豎直的疇界能吸收更多的氧空位,這是某些BLS鐵電體中無疲勞的根源。

李偉和王業寧等提出釘扎在疇界的氧空位的運動具有較強的關聯。

研究成果

早在1953年,她赴沈陽金屬研究所,在著名物理學家葛庭燧教授指導下從事內耗研究工作,從此奠定了她今後的研究方向:用內耗方法來研究材料的缺陷行為、力學性能以及相變內耗的規律與機理。1954年回校後,就在物理系建立了金屬物理專門化內耗實驗室並開展馬氏體相變內耗的研究工作。經過多年日以繼夜的工作,不斷積累實驗結果,並進行理論分析,她在五十年代末就總結出馬氏體相變過程的瞬態內耗的規律,即馬氏體相變過程的瞬態內耗正比于振動一周內的馬氏體轉變數。而國外直到六十年代末、七十年代初才報導同樣的規律和相同的觀點。

1963年她又首先對馬氏體相變穩態內耗峰提出了介面機製。為了更深入地進行相變與缺陷的內耗研究,她又首先在國內建成了高頻內耗裝置-Marx三節組合振子,用它研究了難熔金屬的位錯內耗。並發現了溶質晶界峰與脆性的關系。該裝置在1964年獲得國家計委、國家經委、國家科委聯合頒發的"工業新產品三等獎"。

七十年代初,她轉向當時的熱門課題:雷射研究工作,由于她有扎實的物理基礎,又有超聲方面的工作經驗,很快在國內首先建立了測量聲光介質優值M2的裝置,並在國內研製出第一台聲光調Q-YAG 雷射器,並用它開展了非線性光學及固體中缺陷與相變的研究工作,其科研成果在1978年獲全國科技大會獎。同年,她被提升為副教授,1980年晉升為教授,1981年被國務院批準為博士導師。她主持的晶體缺陷及相變內耗研究工作,經近二十年的系統深入研究,其研究成果被列入馮端教授主持的"晶體缺陷研究"項目,于1982年獲得了國家自然科學二等獎,她是主要參加人。

八十年代初,王業寧教授又恢復了內耗研究,並指導研究生從事相變內耗的研究工作。1981年對低頻穩態內耗峰提出了介面位錯的靜滯後型內耗理論,解釋了低頻內耗與頻率無關的實驗事實。王業寧教授的工作在國際第七屆內耗與超聲衰減會議上受到重視,多次被該大會的報告引用。對相變的瞬態內耗,王業寧教授也作了深入研究,把一般認為出發點不同的 Belko-Postnikov 理論和Delorme模型統一起來,並推廣到非線性範圍,使相變內耗的研究工作更深入。

對于高頻超聲衰減,王業寧教授也作了系統研究,考慮了位錯動力學損耗機製,並指出隨頻率的增加,聲子弛豫將逐漸佔主導地位。她指導研究生在鉬酸釓的鐵電、鐵彈相變的超聲研究中,驗證了衰減系數α正比于頻率平方(f2)的相變理論,這是國內首先用超聲研究相變的工作。

為了建立內耗與疇界運動之間的定量關系,王業寧教授指導研究生建立了在測量內耗的同時,能即時觀察介面變化的裝置。用該裝置首次發現和確認了二級相變漲落引起的低頻內耗峰及與疇的粗(細)化過程有關的內耗峰,還發現疇的粗(細)化具一級相就特征,這對相變內耗峰的機理是一突破性的工作。該工作還闡明了疇界運動引起的內耗與彈性,介電系數反常的機理,建立了中頻(KHz) 範圍的疇界粘滯損耗理論,這對進一步研究形狀記憶效應及鐵電存儲器中存在的問題可提供有用的信息。

王業寧教授還善于吸收相鄰學科的成就,加以發展。1989年她把Ngai的相關態理論套用到位錯和點缺陷氣團互作用引起的內耗峰及沉淀或溶質偏聚有關的不對稱弛豫峰的機理研究中,這一開創性研究成果,受到國內外同行重視,國外有人在文章中介紹了她的工作並稱為"王氏"理論。除了上述與缺陷和相變有關的內耗研究外,她還對具鈣鈦礦結構的LiNbO3晶體在75℃附近的物性反常作了系統研究,發現物性反常可分為兩類:第一類反常隻出現在75℃附近很窄溫區,如雙折射率、錐光幹涉、非線性光學性質、穆斯堡爾譜、內耗等;第二類反常表現為在75℃附近,物性有不連續跳變,如熱膨脹系數、聲速、點陣參數、折射率(no和ne)等。從實驗上否定了文獻報導的光折變和雜質效應機製, 提出了無對稱性變化的氧八面體交替旋轉的模型,解釋了上述兩類物性反常,並把這些反常行為稱為類相變行為。這種類相變現象在多種類似的晶體,如LiKSO4、LiTaO3中出現,因此該工作不僅找到了LiNbO3晶體在加工中易開裂的根源,而且有普遍的物理意義,在高溫超導體的晶格不穩定性的研究中也起了重要作用。

巴斯德說過一句有名的話:"機遇隻偏愛有準備的頭腦。"王業寧教授長期從事相變內耗的研究工作,又對具鈣鈦礦結構的LiNbO3晶體的類相變進行了系統而深入的研究,因此,她于1987年首先用內耗方法發現YBa2Cu3Oy在110-150K 和210-250K附近有與晶格參數跳變相聯系的晶格不穩定性並首先觀測到形狀記憶效應。後來在Tc>80K的Bi系、T1系及摻雜Y系超導材料中也觀察到類似的結果, 並發現Tc以上幾十K以內發生的晶格不穩定性與超導電性有著內在聯系。 為排除孔洞、陶瓷材料製備工藝的幹擾,她又指導研究生研究Bi2Sr2CaCu2O8 單晶的彈性行為,不僅測出了彈性各向異性而且還從聲速的實驗結果獲得彈性系數C'= 1/2[1/2(C11+C22)-C12]在大的溫區有軟化,結合後來發現的正常態背景內耗平台與載流子濃度有關並在Tc附近陡降的實驗結果提出了動態畸變雲的載流子超導凝聚的模型並用內耗方法求得超導能隙。近年來她和她的學生對多種相變,如疇界的凍結轉變磁通熔化,C60的有序無序相變等又做出了富有創新意義的結果。 大大豐富了相變內耗領域的知識。

王業寧教授由于思路新穎、治學嚴謹,所取得的成果深得國內外同行專家的稱贊,如日本相變著名教授K.Otsuka曾說,他在中國看了不少實驗室,王業寧的實驗室是其中運轉得最好的一個。澳大利亞的A.R.Anderson對王業寧教授的一篇關于高溫超導體的晶格不穩定性的文章評價為"excellent"。美國Illinois大學超導權威Ginsberg教授在一次國際超導大會的總結報告提到"從內耗這一角度來研究高溫超導體,世界上做得最好的是王業寧組"。美國海軍研究所弛豫理論專家倪嘉陵教授曾說王業寧教授沒有出國留學的經歷,卻能有如此多的創新思想,是很少見的。日本馬氏體相變專家K.Shimizu 教授來我國訪問回國後,在日本金屬學會會報上突出介紹了王業寧教授的工作與成果。她多次在國際會議上作邀請報告和在國外作專題講座,並多次擔任國際顧問委員會委員。她已發表論文二百多篇,在國際學術雜志上引用她的論文的達一百多篇。1990年她被國外評為國際上超導方面論文引用率高的143位作者之一。 她主持的"相變與介面有關的內耗與超聲研究"項目分別獲1990年國家教委科技進步一等獎和1991年國家自然科學四等獎。

王業寧教授除了在科研方面取得了重大成果外,在教書育人方面也作出了極大貢獻。在她悉心培養下,已有20餘名博士、碩士研究生畢業走上工作崗位,成為各科研單位的骨幹力量。

王業寧教授學術造詣精深,著述豐碩。她先後在國內外一流學術刊物和國際會議發表論文200餘篇, 並參與馮端教授主編的中國科學技術出版社出版的《金屬物理》(上、下冊)和《晶體缺陷和金屬強度》等專著的編著工作。

目前,王業寧教授除了積極參加國內外學術交流活動外,還親自帶領課題組的同志,承擔著國家超導攻關項目、形狀記憶套用基礎研究的國家重點基金項目,有關 Ni-Ti薄膜及鐵電薄膜的相變及記憶效應的國家自然科學基金和博士點基金項目等多項科研任務。

獲獎情況

1964年, 王業寧丁垂典等 壓電組合正子內耗儀全國三委,新產品(三等獎)

國 家計委,經委,科委 建成高頻內耗裝置-Marx三節組合振子工業新產品 三等獎

1978年,王業寧 談雲鵬,朱勁松 聲光調Q-YAG 雷射器 全國科技大會獎

1982年,馮端 王業寧,閔乃本,李齊 晶體缺陷研究 國家自然科學(二等獎)

1990年王業寧沈惠敏等5人 相變與介面有關的內耗及超聲研究 國家教委科技進步(一等獎), 國家自然科學(四等獎)

1992年金新 熱力學與統計物理教學改革 南京大學優秀教學成果二等獎

1993年2月 江蘇省十佳女科技、教育工作者

1993年4月王業寧 江蘇省"三八"紅旗手

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