日前，2025年陕西省优秀博士学位论文名单由陕西省教育厅和陕西省学位委员会正式公布，西安交通大学共25篇论文获选。其中，我院2篇博士论文获选。

陕西省优秀博士学位论文旨在表彰具有突出创新性和学术价值的博士学位论文，近五年，我院研究生培养质量稳步提升，累计获得省级优秀博士学位论文14篇、校级优秀博士学位论文26篇、校级优秀硕士学位论文26篇。

学院将始终坚持立德树人根本任务，推进研究生培养机制改革，依托大团队、大平台、大项目支撑高质量研究生培养，切实增强研究生的知识创新、技术创新与工程实践创新能力，激励研究生深耕学术、勇攀高峰，持续产出高质量成果。

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【我院获选陕西省优秀博士学位论文介绍】

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论文题目（中英文）：石墨烯聚集体多尺度力学行为及强韧化设计（Multi-scale Mechanical Behaviors and Strengthening and Toughening Design of Graphene Assemblies）

作者：刘静冉

指导教师：刘益伦教授

学科：力学

论文主要贡献及创新点

石墨烯单层具有极高的强度、导电与导热性能，是下一代多功能材料的理想选择。在宏观应用中，石墨烯通常经过层层堆垛并多级组装形成宏观聚集体，如纤维、膜及气凝胶等。这些聚集体具有复杂的多级结构，且层间主要靠较弱的范德华力粘结，因此材料的力学性能相较石墨烯单层显著退化，限制了其在航空航天、柔性电子、储能和轻质防护等领域的大规模使用。因此，亟须在原子、微米和宏观等多个尺度上系统揭示石墨烯聚集体的失效机理，提出可行的强韧化设计方案。本论文围绕“层间交联－微孔结构－宏观多连续相”主线展开研究，从理论角度出发，结合多尺度计算机模拟，并辅以实验验证，系统研究了多层石墨烯、多层石墨烯微孔结构及石墨烯层状复合材料力学行为，给出结构优化设计方案。具体创新点如下：

1.层间交链强韧化机理与优化设计。研究了层间交链石墨烯层状结构的力学行为，建立了“自修复可变形拉伸-剪切”非线性力学模型，揭示了自修复交链在拉伸过程中周期性“破坏-重构”行为可以同时提高层状石墨烯的强度和韧性，并给出了交链密度、分布与极限强度和韧性的定量关系。该创新点为后续工作提供了理论基础。

2.层间滑移主导的微孔结构压缩失效机理。揭示了层间滑移主导的多层石墨烯微孔结构在压缩过程中的复杂力学行为，得到了其变形及失效行为与结构参数之间的定量关系。首次发现“可逆滑移”行为，该行为在加载与卸载过程中均能引起能量耗散，导致加卸载曲线之间存在明显滞回，可用于解释石墨烯气凝胶中常见的加卸载滞回特性。为抑制层间滑移，进一步在结构中引入共价键骨架以及层间共价交链，从而显著提升整体力学性能。

3.氧化石墨烯纤维可逆“融和-分裂”机制与高强粗纤维。氧化石墨烯纤维的强度通常与其直径呈负相关关系。为打破这一规律，提出了一种基于液体表面张力触发的纤维融和策略，用于制备高强度粗纤维。建立了石墨烯纤维的“多孔核-壳结构”模型，理论分析了实现纤维融合所需满足的几何条件。实验表明该融合过程是可逆的，及融和后的粗纤维可以无损地分裂成初始的细纤维。进一步的理论分析揭示，纤维的分裂行为由外壳曲率变化所驱动。相关成果发表在国际顶级期刊Science。

4.石墨烯/聚合物层状复合材料强韧化设计及机理。针对层状石墨烯/聚合物复合材料常见的强韧性互斥难题，提出了基于石墨烯层连续破坏的能量耗散机制，建立了相应的“连续破坏-钉扎”理论模型。理论分析揭示了由剪切-滞后效应导致的石墨烯层连续破坏机理。与既有结构形式相比，实验制备的双连续层状复合材料在强度和韧性上实现了同步提升。相关成果发表在纳米科技领域顶级期刊ACS nano。

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论文题目（中英文）：增强挠曲电效应与挠曲电驻极体（Enhanced flexoelectric effect and flexoelectrets）

作者：文馨

指导教师：申胜平教授

学科：航空宇航科学与技术

论文主要贡献及创新点

力-电换能器可将机械能与电能相互转换，广泛应用于航空航天、国防等尖端技术领域，其核心在于具备力电耦合能力的智能材料。挠曲电效应是一种普遍存在于电介质和半导体中的高阶力电耦合机制，凭借选材范围广和显著尺寸效应等特点,有望为下一代力电换能器提供新的范式。然而，挠曲电原型器件在工程化过程中面临以下瓶颈：（1）软弹性体本征挠曲电系数极低；（2）现有挠曲电作动器局限于纳米尺度；（3）铁电陶瓷虽具强挠曲电响应，却对温度高度敏感。围绕上述挑战，本论文提出三条互补的技术路线，实现了挠曲电性能的量级提升、尺度突破与温度稳固，为挠曲电换能器走向实际应用提供了理论与实验基础。本论文具体创新点如下：

1.提出了“挠曲电驻极体”的设计思路，发展了驻极体类挠曲电效应的理论与有限元模型，揭示了类挠曲电效应的机理，实验证明类挠曲电效应可将弹性体的挠曲电系数提升两个量级。该研究为增强弹性体的挠曲电效应提出了有效的方案。此成果获授权发明专利一项，发表于Physical Review Letters并被选为“Featured in Physics”；

2.研究了驻极体的反挠曲电效应，发展了反挠曲电效应的理论与有限元分析模型，揭示了反挠曲电效应的机理，设计了基于挠曲电驻极体的悬臂梁弯曲作动器，实现了毫米量级的电致弯曲变形。该研究为宏观尺度挠曲电作动器的研发与应用提供了基础。相关工作发表于Physical Review Applied并入选“Editor’s Suggestion”；

3.基于挠曲电系数与介电常数正相关的特性，以典型挠曲电材料BST陶瓷为例，提出了通过组分梯度工程增强挠曲电效应温度稳定性的方法，并获得实验验证。该方法可为将挠曲电器件应用于具有显著温度扰动的环境提供指导。此成果受邀发表于Journal of Applied Physics专刊 “Trends in Flexoelectricity”（“挠曲电研究趋势”）。