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陈健(John Jian Chen)
单位:固体物理所
地址:安徽省合肥市蜀山湖路350号
邮编:230031
电话:(0551)-65592171
个人主页: http://people.ucas.ac.cn/~jchen
 
个人简历 Personal resume
陈健(John Jian Chen),博士、研究员,博士导师,中科院百人计划入选者,九三学社中央促创工委委员,中国非金属矿工业协会石英及石英材料专委会常务理事。

1989年获中南大学学士学位,
1992年获中国科学院金属研究所硕士学位,
1995年获中国科学院金属研究所博士学位。

其后在在国内外多家科研机构和公司一直从事科研工作。
1995-1996,韩国机械研究院,客座研究员
1996-1998,中南大学粉末冶金研究所,副研究员
1998-2002,美国Kentucky大学, 博士后
2002-2005,加拿大Dalhousie大学, 博士后 
2005-2007,加拿大Defense Research & Development Canada(加拿大防卫部材料研究室), 研究科学家
2007-2011,加拿大6N Silicon Inc.公司/美国Calisolar公司,首席科学家
2011-现在, 中国科学院合肥物质科学研究院, 研究员

    高纯硅基材料是半导体,光伏,光学,军事等许多是现代工业的关键基础材料,本世纪也被称为硅基材料的世纪。本团队长期深耕高纯硅基材料制备与应用技术领域,取得了丰硕的科研成果,是该领域的知名科研团队。采用多种手段制备,应用和分析硅基材料,包括纳米材料,储能材料,光电转换材料,矿物材料等;材料加工技术如冶炼,铸造,凝固,提纯,微波处理等;材料微观结构分析表征,性能测试分析与模拟计算等。
    首次提出了花岗伟晶岩是优质高纯石英砂原料的观点和相应的提纯技术路线,用国产花岗伟晶岩为原料成功地制备出了具有与美国尤尼明石英砂相似的微观结构,纯度达到4N8,羟基含量低的高纯石英砂,在高纯石英砂行业产生了巨大反响,依据此工作,自然资源部将“高纯石英矿”确认为第174号矿种,由于花岗伟晶岩量大,分布广,相关的矿产资源丰富,未来我国高纯石英砂的原料将从目前常规的脉石英转变为花岗伟晶岩,因此对整个高纯石英砂行业的格局产生深远的影响。在此基础上,创立了玖曦硅业公司,成功地生产出了石英坩埚内层砂,打破了国外在高纯石英砂领域的技术垄断。为解决我国高纯石英砂领域长期依赖从国外进口高纯石英砂的“卡脖子”技术难题做出了突出贡献。
    在石英砂的提纯研究中,发现了多种新型低成本绿色浮选药剂,如PEA,NNDA,TTAC,这些药剂对环境友好,而且可以在零度到室温均呈现为液态,能够方便地溶于水,克服了传统的捕收剂难溶于水,对浮选温度敏感的问题,它还可以在pH 2 - pH10的范围内,特别是自然pH条件下对石英砂进行有效捕收;在此基础上,提出了利用PEA捕收剂的吸附量与石英砂的杂质含量有关的现象,采用浮选方法来将石英砂进行纯度分级的原理,成功地将天然石英砂分级成为不同纯度的几组,其中的高纯组的纯度要显著高于原矿的纯度,为石英砂纯度的提高找到了一个新的途径,在工业上具有良好的应用前景;还发明了通过长短碳链的胺类阳离子捕收剂组合浮选,实现了中性条件下有效分离石英与长石,云母等杂质,能够有效地提高石英砂的纯度,降低提纯生产成本,而且整个提纯过程没有废酸等污染物质排放,技术和产品均具有良好的市场前景。还提出利用微波处理和混合酸酸浸方法提纯石英砂,Fe的去除率一次处理可以达到99.94%,这是目前已知最高的Fe去除率,还利用微波处理大幅度降低了石英砂高温氯化处理的温度。
    在硅碳负极的制备技术研究中提出了新型硅相生长理论,采用Si合金法结合特殊的生长控制技术成功地制备了微米尺度多层级多维硅粉,用该硅粉制备的硅碳材料用于锂电池负极,其稳定循环储锂容量获得了大幅度的提升,同时材料的循环寿命,倍率和抗团聚性能得到显著的提高,制备的硅碳负极材料在1mg/cm2的负载量,500mA/g电流密度下的循环1000圈,依然保留1000 mAhg-1的可逆比容量,显著优于目前市面上的采用硅氧粉体或者CVD纳米硅粉制备的硅碳负极材料,具有大规模低成本生产的良好前景。
    在硅料提纯的理论研究中,提出了Al-Si合金法凝固偏析提纯的表观偏析系数的概念和计算方法并用于提纯动力学的研究,提出并证明了动力学因素是控制提纯效率的一个关键参数,在该理论的指导下,通过研究提纯时的温度场,熔体流场,电磁场以及杂质元素的耦合交互作用,进一步发现了几种新的提纯机制,关键杂质元素B和P的提纯效率得到显著提高,均大幅度打破了行业的提纯效率记录并突破了Al-Si-X三元体系热力学提纯效率理论极限,为太阳能级硅料生产核心技术的创新与突破打下了坚实基础。2007年,在加拿大参与创立6N Silicon Inc.公司并担任首席科学家,发明了Al-Si合金法提纯硅料时初晶硅高效分离及废酸综合利用技术,使生产成本大幅度降低,在世界上首次实现Al-Si合金法提纯6N纯度硅料技术的产业化生产,该技术在加拿大获得多个奖项和北美主流媒体的广泛关注和报导,还发明了高纯硅材料的快速低成本检测技术,5年累计检测10万个硅材料样品,检测数量要远超同行的其它实验室,生产的高纯硅料产品质量是全球冶金法硅料产品中质量最好,品质最稳定的。
    已经在Separation and Purification Technology, Small, Chemical Engineering Journal, Energy Storage Materials, Waste Management, Minerals Engineering等行业著名期刊上发表SCI论文100余篇,并申请发明专利40余项,主持制订/修订国际标准,国家标准和行业标准3项。

 

 
研究方向 Research direction
石英和硅基材料提纯,合成,深加工,功能材料
锂离子电池,动力电池材料/纳米,微纳结构材料,电化学性能
 
招生信息 Enrollment information
招收材料,物理,冶金,化学等专业的毕业生攻读博士和硕士学位,与加拿大多伦多大学等多家国内外高校,研究机构和企业单位有合作关系并联合培养研究生,本团队研究方向兼具理论意义和实用性,学生毕业后的就业前景良好,依托合肥综合性国家科学中心和合肥物质科学研究院,科研条件优越,欢迎有志科研的同学申请加入团队。

博士研究生招生采用申请-审核制录取。
硕士研究生招生采用夏令营申报,学校推免或者参加全国统考的方式录取。

联系方式:
电子邮件: jchen@ipp.ac.cn
 
论文专著 The monograph
1) Facile Synthesis of 2D SiOx-3D Si Hybrid Anode Materials by Ca Modification Effect for Enhanced Lithium Storage Performance - Small - 2024
2) Photocatalytic assisted chemical mechanical polishing for silicon carbide using developed ceria coated diamond core-shell abrasives - Tribology International - 2024
3) Combined Fe and Sr refining of Al-Si melt strategy for fabrication of hierarchical structure Si anodes - Chemical Engineering Journal - 2024
4) Evaluation of chemical mechanical polishing characteristics using mixed abrasive slurry: A study on polishing behavior and material removal mechanism - Applied Surface Science - 2025
5) A surface-engineering-assisted method to synthesize recycled silicon-based anodes with a uniform carbon shell-protective layer for lithium-ion batteries - Journal of Colloid and Interface Science - 2021
6) Flotation mechanism and application of PEA with different chain lengths in quartz flotation - Chemical Engineering Science - 2021
7) Scalable Production of Hydrogen Evolution Corrosion Resistant Zn-Al Alloy Anode for Electrolytic MnO2/Zn Batteries - Energy Storage Materials - 2023
8) Application of competitive adsorption of ethylenediamine and polyetheramine in direct float of quartz from quartz-feldspar mixed minerals under neutral pH conditions - Minerals Engineering - 2022
 
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