基本介紹
人物經歷,社會兼職,科研領域,創建與貢獻,科研項目,教學情況,獲獎情況,代表性論文,
人物經歷
1991.9-1995.7 中國科學技術大學熱科學與能源工程系，獲工程熱物理專業工學學士學位
1995.9-2000.7 中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室，獲工程熱物理專業博士學位 導師：范維澄院士
2000.7-2003.12 中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室 講師
2004.1-至今 中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室 副研究員
2001.6-至今 中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室 主任助理
2000.9-2000.12 東京大學 訪問學者
2004.3-2004.4 香港理工大學 助理研究員
2005.2-至今 中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室森林與城市火災安全研究室主任
社會兼職
1.火災科學國家重點實驗室副主任
2.森林與城市火災安全研究室主任
1. 《火災科學》期刊編輯
2. 973項目“火災動力學演化與防治基礎”專家組成員和管理辦公室主任
3. 國家中長期科技發展規劃戰略研究組成員
4. 國家自然科學基金委通訊評議專家
5. 國際熱分析與量熱學會會員
科研領域
主要研究方向
1. 森林與草原火蔓延動力學
2. 固體可燃物熱解動力學分析方法
3. 森林可燃物熱解動力學與可燃性
4. 城市與森林多火點動力學和火旋風誘發機制研究
創建與貢獻
1. 建立森林可燃物熱解的“雙組分分階段一級反應模型”。
針對森林可燃物熱解動力學過程的模擬問題，成功構建了空氣和氮氣氣氛下的 “雙組分分階段一級反應模型”，突破了國際上傳統的“全局模擬”觀點，解決了“多組分全局反應模型”固有的組分分離和最佳化計算等難題。研究結果發表在熱分析和火災科學領域重要國際期刊《 Journal of Anal. Appl. Pyrolysis》、 《Fire and Materials》等上面。得到同行的多次引用和驗證，其中浙大方夢祥研究小組證明該模型對眾多生物質材料均適用；國際學者Punnaruttanakun則發現該模型對其它高聚物的適用性也很好。
2. 揭示Freeman-Carroll方法的不穩定性理論根源。
大量文獻指出，幾十年來被廣泛套用於森林可燃物熱解動力學分析的Freeman-Carroll方法，在確定反應級數方面具有明顯的不穩定性，但沒有文獻分析出其根源。我們根據回歸理論和生物質材料熱解動力學參數的數量級特徵，揭示了Freeman-Carroll方法不穩定性的理論根源，從根本上闡明了這種不穩定性並非如某些文獻所說的來源於實驗誤差，而是來源於方法本身的固有不穩定性。在理論分析基礎上，成功發展了一種新的熱解動力學分析方法，該方法既繼承了Freeman-Carroll方法的優點，又消除了不穩定性。研究結果發表在熱分析領域著名期刊《Thermochimia Acta》上。著名學者Dollimore在其為《Analytical Chemistry》所做的綜述1999-2000國際熱分析領域的重要研究進展的文章( Analytical Chemistry, 2000, Vol. 72，27R-36R)中，對該項成果做了詳細引述。
3. 發現森林可燃物熱解動力學參數補償效應。
森林可燃物熱解動力學參數補償效應的研究對揭示熱解過程特徵和預測不同條件下的熱解動力學參數具有重要意義。我們的研究結果發現了兩類“偽補償效應”，即當試樣種類變動時得到的活化能和頻率因子值滿足動力學補償效應，而在動力學模型變化時得到的活化能和頻率因子值也很好地滿足動力學補償效應。研究結果發表在高聚物重要期刊《Journal of Applied Polymer Science》上面，並受邀參加第7屆國際火災科學大會（美國波士頓）做大會報告，這是火災科學領域最高級別的國際學術會議，中國僅有2篇論文被本次會議接受宣讀。這些結果有助於增進對動力學補償效應的認識。
4. 建立森林可燃物熱解的Gaussian雙段平滑策略。
在森林可燃物熱解數據處理中，已有的平滑算法和平滑參數的選擇往往都是盲目的，給動力學分析帶來較大誤差。我們從數學和動力學兩方面入手，系統研究了森林可燃物熱解數據的平滑度與偏離度表征，分析了微分型動力學分析方法對噪聲的敏感度，進而將Gaussian平滑算法引入到森林可燃物熱解數據平滑預處理中，探索平滑參數的合理選擇方法，建立了森林可燃物熱解Gaussian雙段平滑策略。研究成果在美國化學會的SCI高影響區（2區）期刊《Industrial & Engineering Chemistry Research》、國際熱分析領域重要期刊《Journal of Thermal Analysis and Calorimetry》、以及亞澳火災科學技術學會會刊《Fire Safety Science》等著名期刊上發表。《Industrial & Engineering Chemistry Research》的審稿人評價該研究結果為“對固體熱解實驗數據數值分析的重要貢獻”
5. 發展森林可燃物熱解的積分型力學分析方法。
在森林可燃物熱解動力學分析中，溫度積分問題是困擾學術界幾十年的難題，因為溫度積分 是不可積的。在過去幾十年間，許多作者都提出了各種溫度積分近似。如何估計這些近似對動力學分析結果造成的誤差，是熱解數據理論分析所面臨的重要課題之一。我們巧妙將一般的積分型動力學分析方法按照其處理溫度積分的不同方式分為兩類，並對這兩類方法獲取的動力學參數的誤差進行了理論分析，研究結果為熱解動力學分析方法的合理選擇提供了指導。相關論文發表於《Journal of Thermal Analysis and Calorimetry》、《Polymer Degradation and Stability》等國際期刊上。
6. 初步揭示多火點相互作用的影響規律和火旋風誘發規律。
在森林火災中，多火點的相互作用會誘發火旋風等破壞性火現象。對這種多火點相互作用的規律研究還很缺乏。我們與國際森林火災研究著名學者、日本國立消防與災害研究所的K. Satoh博士合作，於2004年在火災科學國家重點實驗室完成了自3×3到15×15火方陣的大型多火點相互作用實驗研究，發現了火方陣中火旋風的產生頻率和強度的某些規律，初步揭示了群發性火災中的火旋風的產生跟周圍環境各個因素的關係。合作建設了目前國際上最大規模的火旋風實驗台，並實現了目前最大高度（9m）的火旋風實驗。K. Satoh博士以“excellent”評價申請人在多火點相互作用和火旋風方面已開展的工作。多火點相互作用的研究工作成果被第31屆國際燃燒學會議接受發表。
科研項目
1. 森林草原火災辨識、預測與火行為：科技部973項目“火災動力學演化與防治基礎”第2子項目， 2002.04-2007.03。
2. 防火樹種熱解動力學行為的尺度效應與燃燒性表征問題研究：國家自然科學基金面上項目，2006.1-2008.12。
3. 基於森林可燃物熱解動力學與熱穩定性的森林火災預防與控制方法研究：國家自然科學基金主任基金項目，2004.1-2004.12。
4. 生物質熱解過程動力學研究：安徽省優秀青年科技基金項目，2004.1-2005.12。
5. 變通道渦流室柴油機非穩態燃燒過程研究：安徽省自然科學基金項目 2001.01-2002.12。
6. 森林可燃物燃燒性與火燒技術實驗研究：科技部十五科技攻關子課題，2001.1-2003.12。
7. 生物質熱解過程研究：中國科學技術大學青年基金，2001.6-2003.5。
8. 森林可燃物熱解數據平滑預處理策略：中國科學技術大學青年基金，2004.6-2007.5。
教學情況
1. 2001.9至今，主講本科生安全工程專業英語。
2. 2002.7至今，主講工程碩士專業英語
獲獎情況
1. 1995年中國科學技術大學郭沫若獎學金
2. 1999年火災科學國家重點實驗室青年科技進步獎
3. 2000年中國科學院院長優秀獎
4. 2000年張宗植青年教師獎
5. 2003年安徽省第四屆自然科學優秀論文一等獎
6. 2002-2003年中國林學會森林防火專業委員會優秀論文一等獎
7. 2005年中國第一屆林業學術大會優秀論文一等獎
8.2007年度霍英東青年教師基金
9.2007年第二屆梁希林業科學技術獎二等獎
10.2008年度首屆中國科學院王寬誠（盧嘉錫）青年人才獎。
代表性論文
1. Liu, N.A.; Liu Q.; Lozano Jesse S.; Shu L.; Zhang L.; Zhu J.; Deng Z.; Satoh K.; Global burning rate of square fire arrays: Experimental correlation and interpretation. Proceedings of the Combustion Institute. 2008, In Press, Corrected Proof.
2. Liu, N. A.; Liu, Q., Deng, Z. H.; Satoh, K.; Zhu, J. P.; Burn-out time data analysis on interaction effects among multiple fires in fire arrays. Proceedings of the Combustion Institute, 2007. 31: p. 2589-2597.
3. Liu, N. A.; Chen H. X. Two-Step Kinetic Models for Thermal Decomposition of Forest Combustibles: Three Kinetic Schemes, Invited lecture in 7th Asia-Oceania Symposium on Fire Science & Technology, 20-22 September, 2007.
4. Liu, N. A.; Chen, H. X.; Shu, L. F.; Milt STATHEROPOULOS; Error evaluation of integral methods by consideration on the approximation of temperature integral. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2005. 81(1): p. 99-105.
5. Liu N. A. Experimental and Theoretical Investigation on Fire Interactions and the Induced Firewhirls in Square Fire Arrays, Proceedings of Fifth NRIFD International Symposium on Forest Fires, Mitaka, Tokyo, Nov. 2005, pp.293-301.
6. Liu, N. A.; Chen, H. X.; Shu, L. F.; Zong, R. W.; Milt STATHEROPOULOS; Gaussian smoothing strategy of thermogravimetric data of biomass materials in an air atmosphere. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2004. 43(15): p. 4087-4096.
7. Liu, N. A.; Zong, R. W. Shu, L. F. Fan, W. C.; Zhou, J. J.; Kinetic compensation effect in thermal decomposition of cellulosic materials in air atmosphere. Journal of Applied Polymer Science, 2003. 89(1): p. 135-141.
8. Liu, N. A.; Wang, B. H.; Fan, W. C. Kinetic Compensation Effect in the Thermal Decomposition of Biomass in Air Atmosphere, Proceedings of 7th International Symposium on Fire Safety Science, pp.581-593, Worcester, USA, June 19-26, 2002.
9. Liu, N. A.; Fan, W. C.; Dobashi, R.; Huang L. S.; Kinetic modeling of thermal decomposition of natural cellulosic materials in air atmosphere. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2002. 63(2): p. 303-325.
10. Liu, N. A.; Fan, W. C.; Dobashi, R.; Lin Q. Z.; New mass loss kinetic model for thermal decomposition of biomass. Chinese Science Bulletin, 2001. 46(16): p. 1398-1402.
11. Liu, N.A. and W.C. Fan, Critical consideration on the Freeman and Carroll method for evaluating global mass loss kinetics of polymer thermal degradation. Thermochimica Acta, 1999. 338(1-2): p. 85-94.
12. Liu, N.A. and W.C. Fan, Modelling the thermal decompositions of wood and leaves under a nitrogen atmosphere. Fire and Materials, 1998. 22(3): p. 103-108.
13. Liu, N.A. and W.C. Fan, The kinetic methods for which no assumption about the order of reaction is needed. Fire and Materials, 1998. 22(5): p. 219-220.
14. Chen, H.X. and N.A. Liu*, Approximations for the temperature integral - Their underlying relationship. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2008. 92(2): p. 573-578.
15. Chen, H.X. and N.A. Liu*, Approximation expressions for the temperature integral. Progress in Chemistry, 2008. 20(7-8): p. 1015-1020.
16. Chen, H.X. and N.A. Liu*, A procedure to approximate the generalized temperature integral. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2007. 90(2): p. 449-452.
17. Chen, H.X., N.A. Liu*, and W.C. Fan, A new method to explain the model dependence of apparent activation energy derived from a single nonisothermal dynamic curve. Polymer Degradation and Stability, 2006. 91(8): p. 1726-1730.
18. Chen, H.X., N.A. Liu*, and W.C. Fan, Two-step consecutive reaction model of biomass thermal decomposition by DSC. Acta Physico-Chimica Sinica, 2006. 22(7): p. 786-790.
19. Chen, H.X., N.A. Liu*, and W.C. Fan, Two-step consecutive reaction model and kinetic parameters relevant to the decomposition of Chinese forest fuels. Journal of Applied Polymer Science, 2006. 102(1): p. 571-576.
20. Chen, H.X. and N.A. Liu*, New procedure for derivation of approximations for temperature integral. Aiche Journal, 2006. 52(12): p. 4181-4185.
21. Chen, H.X., N. Liu*, and L.F. Shu, Error of kinetic parameters for one type of integral method for thermogravimetric measurements. Polymer Degradation and Stability, 2005. 90(1): p. 132-135.
22. Chen, H. X.; Liu, N. A. *; Shu, L. F.; Zong, R. W.; Smoothing and differentiation of thermogravimetric data of biomass materials. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2004. 78(3): p. 1029-1041.
