金成刚科研成果

基本信息 科学研究 论著、专利及获奖 招生信息 新建主栏目 基本信息 名称 金成刚（1983~），男，汉族，哈尔滨工业大学空间环境与物质科学研究院，空间等离子体物理研究室主任，副研究员（环物院）/博士生导师（能源学院），现任第九届中国真空学会真空冶金专业委员会委员。立足国家重大需求，长期开展等离子体源技术，空间等离子体与航天器材料相互作用，等离子体材料表面改性技术等相关研究，主持、参与国家重大科技基础设施、国家重点研发计划、国家自然科学基金重点/面上/青年项目等国家级项目以及中广核集团、中科院等离子体所、西安电子科技大学等企事业单位委托课题/项目等20余项。获得国家级奖1项、省部级奖1项。发表SCI论文70余篇，其中发表在Journal of Materials Chemistry C、Science China Physics, Mechanics & Astronomy、Plasma Processes and Polymers、Applied Surface Science、Journal of Non-Crystalline Solids、 Vacuum、Journal of Physics D: Applied Physics、Journal of Applied Physics等国际著名1区、TOP期刊论文有10多篇；授权国家发明专利30余项（含国际发明专利2项），出版科学出版社学术专著2部，担任10余个国际知名刊物的特邀审稿人。多次参加等离子体相关的国际和全国会议的邀请报告。协助指导、培养本科生、硕士生及博士生等20余人，并指导本科生参与科技竞赛活动、获得国家级二等奖2项。 工作经历 名称 1、苏州大学，物理科学与技术学院, 讲师/副教授; 2、美国普林斯顿大学，等离子体物理国家实验室（PPPL），访问学者； 3、哈尔滨工业大学，空间环境与物质科学研究院（全国重点实验室、前沿科学中心）副研究员； 哈尔滨工业大学，电气工程及自动化学院，硕士生导师; 4、哈尔滨工业大学，能源科学与工程学院，硕士生导师、博士生导师 教育经历 名称 1、南京师范大学,物理学 ，学士 2、苏州大学, 物理学，硕士 3、苏州大学, 物理学，博士 4、美国普林斯顿大学，等离子体物理，联培博士 主要任职 名称 1.第九届中国真空学会真空冶金专业委员会委员 2.ACS Applied Materials & Interfaces、Applied Physics Letters、Applied Surface Science、Surface Coating Technology、Vacuum、Materials Chemistry and Physics、Thin Solid Films、 Plasma Physics And Controlled Fusion、Journal of Applied Physics等权威期刊审稿人。 研究领域及方向 名称 1、复杂电磁流体实验与装备： ECR等离子体源（多频大型固态源/微型），螺旋波等离子体源，阳极层离子源，ICP/CCP等离子体源等； 2、空间等离子体与航天器材料相互作用： 二次电子发射测量技术（微区高、低能电子二次电子发射系数，二次电子能量分布）； 3、基于电磁流体技术的关键电子元器件、装备异型部件表面改性： 细长金属管内表面等离子体处理技术，高分子材料表面金属化技术，离子束材料表面改性，等离子体提纯技术。 代表性科研项目 名称 1.国家重大科技基础设施项目（大科学工程），2项重要子设备主管设计师 2.国家重点研发计划项目，子课题负责人 3.国家自然科学基金青年项目，项目负责人 4.哈尔滨市科技局，科技创新人才项目，项目负责人 5.中广核-哈工大先进核能与新能源研究院，自主探索预研项目，项目负责人 6.国家重点实验室开放课题，项目负责人 7.中国博士后基金一等资助项目，项目负责人 8.西安电子科技大学，委托研发项目，项目负责人 9.江苏南大光电材料股份有限公司，委托研发项目，项目负责人 10.中科院等离子体物理研究所，委托研发项目，项目负责人 学术成果 名称 从2005年起开展等离子体源技术（螺旋波（HWP）、ECR，ICP/CCP等离子体源，双离子束源，磁控溅射源），等离子体诊断技术（探针，光谱，质谱能谱），等离子体与材料相互作用，功能涂层等离子体制备技术，离子束材料表面改性、二次电子发射（SEE）等研究工作，为“空间等离子体物理研究室”核心成员。 （1）等离子体源技术及与材料相互作用方面: （a）首次完成了强磁场条件下新型HWP天线以及大功率（50kW）射频源设计和研制，实现了连续稳态的HWP放电；在此基础上，提出强磁场EAST的放电方案，成功实现EAST壁清洗实验，清除率高于EAST常规清洗对氘清除率的10-100倍。为具有自主知识产权的Tokamak壁处理提供有价值的科学参考。相关工作发表在Plasma Chemistry and Plasma Processing, IEEE Transactions on Plasma Science, Plasma Science and Technology上，并获授权发明专利1项。此工作得到了中国科学院等离子体物理研究所相关专家的充分肯定。 （b）首次搭建了强磁场（>8000 G）小尺寸（<10 mm）甚高频（60 MHz）高等离子体参数的HWP放电系统，并成功应用于管道内表面改性。为中科院等离子体物理研究所共设计了3套不同类型的HWP源系统：（I）设计了大尺寸（直径为1000 mm）HWP天线；（II）开发等离子体中等尺寸（直径为100 mm）强磁场（>7000 G）高功率（10 kW）HWP源系统；（III）中等尺寸（直径为100 mm）高密度（>1014 cm-3）稳态（>104 s）HWP系统。为国防科学技术大学磁约束等离子体推进器研制10 kW@1.56 MHz网络匹配系统。HWP稳定性和高参数性能得到了用户的一致肯定。 （c）首次研制了多频ICP/CCP混合放电等离子体系统。它具有两个特点：混合放电等离子体系统。它具有两个特点：1）由一组电容极和一组电感线圈搭配而成，包含ICP增强的CCP等离子体，或CCP增强ICP；2）施加在电容和电感极上的射频电压可以是单一频率，也可以是双频或三频率，形成多频放电。实现了离子能量，离子通量以及等离子体均匀性的独立控制；通过碳氟等离子体对SiC材料的刻蚀／沉积研究，找到了刻蚀／沉积的动态平衡参数，为具有自主知识产权的可控半导体刻蚀／沉积技术发展提供借鉴。相关工作发表在Plasma Processes and Polymers, Journal of Physics D: Applied Physics上，并获授权发明专利2项。此工作得到了审稿人的高度评价。 （d）开发了大气压宽幅（放电尺寸大于600 mm）辉光等离子体放电技术，并应用于电子材料表面清洗，开发了阵列式等离子体射流发射器，并应有于废气（工业废气，汽车尾气）处理。相关工作发表在IEEE Transactions on Plasma Science, Plasma Science and Technology上，并获授权发明专利2项。此工作得到了审稿人的高度评价。 （e）在美国普林斯顿大学等离子体物理国家实验室(PPPL)，构造了超低二次电子发射系数材料，并成功应用于霍尔推力器，使得推力性能提高2倍。 （2）等离子体诊断技术方面: （a）承担了ITER计划专项“低再循环准稳态高约束模式的实验研究（2011GB107000）——高场侧探针的研制”工作，完成了高场侧探针（单/三探针，马赫探针）的研制，探针的设计是参考了麻省理工学院在Alcator C-Mod装 置上的WASP探针结构，经变化和改进研制而成。在EAST上成功采集到高场侧等离子体参数数据，得到了同行专家的一致好评。 （b）师从美国普林斯顿大学吉瀚涛教授，开展磁探针设计、研制和诊断工作，已经得到初步研究结果，需要实验中不断修正，进一步完善，相关工作已获授权专利1项。 （c）师从美国PPPL霍尔推进器实验室/等离子体纳米实验室主任Yevgeny Raitses研究员，开展磁绝缘折流探针和发射探针等离子体诊断工作，相关工作已获授权专利1项。 （d）研制激光诱导荧光的诊断工作。通过理论计算结合实验调试，测得了磁化等离子体中离子能量等参数，为HWP放电的物理机制的理解提供有力的手段。 代表性获奖 名称 1. 2023年，中国“好设计”金奖 2. 2016年，江苏省教育厅三等奖 代表性SCI论文 名称 1、Grafting Amino Groups onto Polyimide Films in Flexible Copper-Clad Laminates Using Helicon Plasma, Materials, 2023, 16(18), 6214. 影响因子3.4，JCR二区 2)、Plasma Nitriding of Inner Surface of Slender Tubes using Small Diameter Helicon Plasma, Materials, 2022, 16(1). 影响因子3.4，JCR二区 3、The effect of pressure-promoted thermal rejuvenation on the fracture energy of metallic glasses, Journal of Non-Crystalline Solids, 2022, 590: 121674. 影响因子3.5，JCR一区 4、 Design and construction of the magnetic mirror magnets of the space plasma environment research facility (SPERF), Vacuum, 2022, 205: 111402影响因子4，JCR一区 5、Design and construction of the flux core coils of the space plasma environment research facility (SPERF), Vacuum, 2021, 192: 110468. 影响因子4，JCR一区 6、Tunable ferromagnetic behavior in Cr doped ZnO nanorod arrays through defect engineering, Journal of Materials Chemistry C, 2014, 2(16): 2992-2997. 影响因子7.059，JCR一区 7、Secondary electron emission yield from high aspect ratio carbon velvet surfaces, Journal of Applied Physics, 2017, 122(17): 173301. 影响因子3.2，JCR二区 8、High magnetic field helicon plasma discharge for plasma-wall interaction studies, Science China Physics, Mechanics & Astronomy, 2016, 59(4): 645201. 影响因子6.4，JCR一区 9、Synthesis of Few-Layer Graphene-on-Insulator Films by Controllable C4F8 Plasma Etching SiC, Plasma Processes and Polymers, 2015, 12(10): 1061-1068. 影响因子3.5，JCR一区 10、Electric and magnetic properties of Cr-doped SiC films grown by dual ion beam sputtering deposition, Journal of Physics D: Applied Physics, 2008, 41(3): 035005. 影响因子3.4，JCR二区 代表性专利 名称 1、Expandable and variable combined connection method of load for pulsed high current generator. GB2211420.1. 2、Polarity-variable bus connector for transmitting pulsed high current into vacuum chamber. GB2211417.7. 3、一种地球磁层极尖区磁场结构的地面模拟装置及方法. ZL202310243460.6. 4、电弧放电装置及利用该装置制备氮化硼纳米管的方法. ZL201711472731.6. 5、 一种抑制二次电子发射的器件. ZL201410507722.6. 6、采用螺旋波等离子体技术制备纳米晶金刚石薄膜的方法.ZL201610328633.4. 7、管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置.ZL201510405490.8. 8、空气等离子体处理汽车尾气的装置及方法.ZL201610839872.6. 9、空气等离子体处理废气的装置及方法，2016.08.24,中国,CN201510144834.4 10、一种螺旋波天线系统.ZL201510554010.4. 11、产生连续可调谐缺陷模的等离子体光子晶体的装置及方法. ZL201610602628.8. 12、一种可调的等离子体光子晶体选频滤波器.ZL201711472734.X. 13、一种高压高频源驱动的DBD等离子体放电装置.ZL201510645834.2. 14、一种采用螺旋波等离子体溅射技术制备硅纳米晶薄膜的方法.ZL201410125282.8. 15、一种石墨烯的制备方法.ZL201310233173.3. 课题组人员信息 名称 1、招生学科：动力工程及工程热物理（能源科学与工程学院） 2、课题组名称：人工智能与流体工程装备课题组（流体机械及工程研究所） 课题组依托国家重大科技基础设施平台（全国重点实验室、前沿科学中心），采用前沿人工智能算法、高精度数值计算技术和先进实验装置与方法，对复杂流动场进行仿真、测控等相关研究，并开展创新性学科交叉及应用研究。 3、教师组成：7人 课题组教师包括金成刚副研究员/博导，蓝朝晖研究员/博导，万杰副研究员/博导，凌文斌副研究员/硕导等，教师人事关系隶属空间环境与物质科学研究院，学生培养隶属能源科学与工程学院流体机械及工程研究所。 4、学生组成 课题组现有博士生3人，硕士生4人，本科生若干（包括2组科技创新与竞赛小组）。 招生信息 名称 1、招生方向：复杂电磁流体实验与装备，基于电磁流体技术的关键电子元器件、装备异型部件表面改性。 2、博士招生：每年招收博士2-3人，欢迎有能源、电气、自动化、计算机等相关专业基础的同学联系报考。 3、硕士招生：每年招收硕士3-6人，欢迎有能源、电气、自动化、计算机等相关专业基础的同学联系报考。 4、本科招生：欢迎本部、深圳和威海校区的本科同学以及哈市其他高校优秀本科生提前进组进行交流学习，包括本科毕业设计、本科创新与竞赛（学校大创项目和祖光杯比赛项目，全国或省级的电子设计、数学建模、节能减排、互联网+等大赛）。