武海军围绕国家对于高效功能材料的战略需求，长期从事可实现力↔电↔热环境感知和能量转换的铁电/压电和热电材料的结构设计、机理分析及性能调控。电子功能材料的晶格和电荷等自由度共存并相互作用，产生丰富的物理效应，例如铁电/压电效应（晶格应变与极化电荷耦合）和热电效应（晶格简谐振动能量子即声子与载流子电荷耦合）。这些材料的序参量往往具有长程属性，这导致材料对外场的静态响应（例如极化强度）优异但是动态响应（例如压电系数d₃₃）往往不佳。电偶极子因其强的各向异性而倾向长程排布，但是他们不易随外场变化而灵活响应，因此传统铁电材料的压电响应不理想；声子/载流子作为材料热/电传输的媒介倾向长程传导，但是对于要求低热传导和高电传导的热电材料，在保证电传导长程性的同时实现声子传导短程化是核心。如何将这些本征的长程序参量短程化是优化材料动态响应的关键挑战。

武海军通过调控点缺陷实现长程序参量的短程化，从而优化铁电/压电和热电材料动态响应，基于此思路开展了如下工作：（1）利用材料因元素挥发所产生的本征空位，在长程基体中形成短程有序的纳米畴，其短程有序的二维畴界有利于电偶极子在两相间灵活旋转，据此制备的无掺杂NaNbO₃薄膜的压电系数是性能报道最高的无铅薄膜的四倍、是性能报道最高的铅基薄膜的两倍，为高性能无铅压电薄膜开辟了新途径，如图1A所示；（2）通过固溶置换原子来调控相的稳定性，彻底打破长程基体的束缚，形成多相共存的短程有序畴，电偶极子可在低能垒的共存相之间灵活旋转，实现了无铅压电陶瓷压电敏感性和热稳定性的协同提升，在Ca和Sn固溶的BaTiO₃陶瓷中获得了室温附近30 ^oC的宽温域内压电系数d₃₃>600 pC/N（之前文献记录，此性能只有一个温度点），如图1B所示；（3）通过点缺陷从局域上扰乱晶格的长程谐振性来散射声子，同时调控电子结构来优化载流子长程输运，从电子和原子层次解耦热电输运参数，协同优化了热电材料中强耦合的电声输运性能，获得了极宽温域的高热电性能，在K掺杂、S固溶的PbTe中实现了热电优值ZT>2的温域从50 ^oC提升到250 ^oC，创造了当时平均ZT值的最高记录1.56，如图1C所示。这些研究为提升功能材料动态响应提供了新思路。

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图1. 研究问题、思路及成果概述

目前，武海军在上述领域共发表SCI收录论文约120篇，其中以（共同）第一或通讯作者身份发表>80篇（其中IF>10的文章>60篇），包括Science (1), Nat. Commun. (6), Adv. Mater. (3), J. Am. Chem. Soc. (JACS, 8), PNAS (1), Energy Environ. Sci. (EES, 7), Adv. Energy/Funct. Mater./Adv. Sci. (7)等，其中ESI高被引论文20篇，SCI引用>100的文章>20篇，SCI总被引>1.3万次，H因子58 (WOS ResearcherID: B-8598-2016)。研究工作被Science的Insights专栏报道、Science以摘选图片的形式进行了亮点报道、Nature文章在摘要中高度评价等。