夏成杰

2013.9-2018.6 上海交通大学 物理与天文学院 博士

2008.9-2013.6 上海交通大学 物理与天文学院 本科

2024.3 - 至今   华东师范大学 物理与电子科学学院 副教授（准聘）

2022.1 - 2024.2  华东师范大学 物理与电子科学学院 专任副研究员

2018.7 - 2021.12  华东师范大学 物理与电子科学学院 博士后

观察自然界有序或无序结构，探寻几何图样中的规律，研究统计物理理论与图像处理算法。

利用磁共振等各类成像技术，研究颗粒物质的静态堆积结构与动力学过程。

研究背景：

颗粒物质在自然界、日常生活和工业生成中无处不在，但由于其耗散属性以及大量的离散的组成单元，其宏观性质通常有别于简单的牛顿流体和弹性固体，其“固-液”转化过程也有别于传统的相变现象。

颗粒物理的研究属于软凝聚态物理研究。软物质体系中，熵的作用占主导，导致体系通常表现出各类敏感性、随机性、复杂性和临界性，是统计物理和凝聚态理论的前沿研究对象，也与很多创新材料的工程应用直接相关。

颗粒物理和软物质物理的研究对象多为宏观可见物体，可以利用各类成像手段直接在实空间进行观察，利用计算机图像处理技术，获取完整的结构和动力学信息。

当前主要研究课题：

1.颗粒堆积的结构相变：基于推广的统计力学框架建立颗粒物质的相变模型。

2.极端非球形颗粒的堆积：研究定向熵力、堆叠现象、几何纠缠等粒子奇特外形导致的形状效应。

3.水凝胶软粒子的临界固体性质：利用微重力环境下光滑粒子堆积作为理想模型，研究无序固体的临界行为。

4.颗粒堆积的孔隙性质：分析颗粒堆积的孔隙的几何与拓扑性质，及其对宏观输运现象的影响。

5.颗粒流的堵塞现象：研究堵塞现象的结构特征。

研究成果图片展示：

图1：碟状颗粒堆积结构。（Phys.Rev.Lett.，131，098202(2023))

图2：圆柱体颗粒堆积的结构转变概念图。（Soft Matter, 18, 726 (2022)）

图3：漏斗口堵塞结构。（Chin. Phys. B, 31, 014501 (2022)）

图4：正八面体堆积及孔隙结构。（Granular Matter, 23, 88 (2021)）

图5：水凝胶软粒子堆积结构。（Soft Matter, 17, 2963 (2021)）

课题组研究生：

本科生毕业论文及“大创”项目：

研究生课程：

春季学期 《软凝聚态物理导论》（合开）

本科生课程：

春季学期 《物理建模》 

指导学术竞赛获奖：

2023年

第十四届中国大学生物理学术竞赛　特等奖

第六届中国大学生物理学术竞赛（华东赛区）　一等奖

第八届上海市大学生物理学术竞赛　特等奖、二等奖

第九届全国大学生物理实验竞赛    《双金属片：梁热-力耦合振动的模拟》    一等奖

2022年

第十三届中国大学生物理学术竞赛　特等奖

第五届中国大学生物理学术竞赛（华东赛区）　一等奖

第八届全国大学生物理实验竞赛    《鼓的模拟——膜与腔振动发声的虚拟仿真》    一等奖

2021年

第十二届中国大学生物理学术竞赛　特等奖

第四届中国大学生物理学术竞赛（华东赛区）　特等奖、特等奖

第七届上海市大学生物理学术竞赛　特等奖、一等奖

第七届全国大学生物理实验竞赛    《基于混沌碰撞的随机过程研究》    一等奖

2020年

第十一届中国大学生物理学术竞赛　一等奖

第三届中国大学生物理学术竞赛（华东赛区）　特等奖

2019年

第十届中国大学生物理学术竞赛　二等奖

第二届中国大学生物理学术竞赛（华东赛区）　三等奖

第六届上海市大学生物理学术竞赛　特等奖、一等奖

指导本科生学术竞赛相关论文：

7. 晏子坤,陈朝旭,沈几贝,夏成杰,张杰,王春梅*,在颗粒堆积中拔出插入物所需最大拉力的探究,《大学物理》,已录用 (2024)

6. 路建师,周文皓,王春梅,张杰,夏成杰*,磁力耦合下双板簧振动模式研究,《大学物理》,已录用 (2024)

5. 秦毅轩,顾逸琳,罗家丽,夏成杰,张杰,王春梅*,转动杆上粘性流体承载量的探究,《大学物理》,已录用 (2024)

4. 孙钰雯,施维佳,匡砚斌,张杰,王春梅,夏成杰*,“水螺旋”现象的二维液滴形状相变模型,《大学物理》,42,8 (2023)

3. 孙金晶,王鉴纯,王春梅*,张杰,夏成杰,浮沉子实验中不可逆现象的研究,《物理实验》,43,2(2023)

2. 叶政君,祝怡然,黄泽江,夏成杰*,用连分数定义莫尔条纹准周期,《大学物理》,40,9 (2021)

1. 郭又溪,贺韵博,刘荣臻,宫殿锦丰*,夏成杰,激光散斑漂移现象的理论模型与成像实验,《大学物理》,40,7 (2021)

国家自然科学基金青年科学基金项目 《磁共振成像技术研究非球形颗粒堆积的结构相变》   结题

中国博士后科学基金特别资助    《颗粒物质自组装现象的结构学研究》    结题

中国博士后科学基金面上资助    《磁共振成像技术研究颗粒物质的堆积结构》    结题

2024

1.    Zifeng Yuan, Brian Laird, Chengjie Xia, Xiangming Ma, Hongtao Liang and Yang Yang*, Intrinsic stress field for liquid surfaces, Phys. Rev. Lett., Accepted (2024)

2.    Chenyang Wang, Yuwen Sun, Jing Yang, Qifan Pang, Jianqi Li, Bingwen Hu and Chengjie Xia*, Revealing void anisotropies in vertically-vibrated granular sphere packings with various structural characterizations, Powder Technol., 438, 119627 (2024)

3.    Shuaike Wang, Zhaoyang Ding, Shaoyan Wang, Bingwen Hu, E Wu, Chengjie Xia* and Mengdi Chen*, Approaching effective differential centrifugal fractionation by combining image analysis with analytical ultracentrifugation, Langmuir, 40, 2191 (2024)

4.    Yi Xing, Ye Yuan, Shuyang Zhang, Zhikun Zeng, Xu Zheng, Chengjie Xia* and Yujie Wang*, Origin of the critical state in sheared granular materials, Nat. Phys., 20, 646 (2024)

2023

1.    Yunhao Ding, Jing Yang, Chenyang Wang, Zhichao Wang, Jianqi Li, Bingwen Hu and Chengjie Xia*, Structural transformation between a nematic loose packing and a randomly stacked close packing of granular disks, Phys. Rev. Lett., 131, 098202 (2023) (Editor's Suggestion) (Featured in Physics)

2022

1.    Zhikun Zeng, Shuyang Zhang, Xu Zheng, Chengjie Xia, Walter Kob, Ye Yuan* and Yujie Wang*, Equivalence of fluctuation-dissipation and Edwards' temperature in cyclically sheared granular systems, Phys. Rev. Lett., 129, 228004 (2022) (Editor's Suggestion)

2.    Yunhao Ding, Jing Yang, Yao Ou, Yu Zhao, Jianqi Li, Bingwen Hu and Chengjie Xia*, Structural evolution of granular cubes packing during shear-induced ordering, J. Phys.: Condens. Matter, 34, 224003 (2022)

3.     Yunhao Ding, Dianjinfeng Gong, Jing Yang, Zhen Xu, Zhichao Wang, Jianqi Li, Bingwen Hu and Chengjie Xia*, Cubatic structural transformation of granular cylinders packing, Soft Matter, 18, 726 (2022) (On front cover)

4.     Yang Jing, Gong Dianjinfeng, Wang Xiaoxue, Wang Zhichao, Li Jianqi, Hu Bingwen and Xia Chengjie*, Three-dimensional clogging structures of granular spheres near hopper orifice, Chin. Phys. B, 31, 014501 (2022) (编辑推荐)

2021

1.     Zhen Xu, Jing Yang, Yunhao Ding, Yu Zhao, Jianqi Li, Bingwen Hu and Chengjie Xia*, Packing and void structures of octahedral, dodecahedral and icosahedral granular particles, Granular Matter, 23, 88 (2021)

2.     Ye Yuan, Yi Xing, Jie Zheng, Zhifeng Li, Houfei Yuan, Shuyang Zhang, Zhikun Zeng, Chengjie Xia, Hua Tong, Walter Kob, Jie Zhang and Yujie Wang*, Experimental test of the Edwards Volume Ensemble for tapped granular packings,  Phys. Rev. Lett., 127, 018002 (2021) (Editor's Suggestion) (Featured in Physics)

3.     Yinfei Chen, Ming Yuan, Zhichao Wang, Yu Zhao, Jianqi Li, Bingwen Hu and Chengjie Xia*, Structural characterization and statistical properties of jammed soft ellipsoid packing, Soft Matter, 17, 2963 (2021)

博士期间发表论文

1.       Binquan Kou, Yixin Cao, Jindong Li, Chengjie Xia, Zhifeng Li, Haipeng Dong, Ang Zhang, Jie Zhang, Walter Kob and Yujie Wang, Translational and rotational dynamical heterogeneities in granular systems, Phys. Rev. Lett., 121, 018002 (2018)

2.       Yixin Cao, Jindong Li, Binquan Kou, Chengjie Xia, Zhifeng Li, Rongchang chen, Honglan Xie, Tiqiao Xiao, Walter Kob, Liang Hong, Jie Zhang and Yujie Wang, Structural and topological nature of plasticity in sheared granular materials, Nat. Commun., 9, 2911 (2018)

3.       Binquan Kou, Yixin Cao, Jindong Li, Chengjie Xia, Zhifeng Li, Haipeng Dong, Ang Zhang, Jie Zhang, Walter Kob* and Yujie Wang*, Granular materials flow like complex fluids, Nature, 551, 360 (2018)

4.       Chengjie Xia, Jindong Li, Binquan Kou, Yixin Cao, Zhifeng Li, Xianghui Xiao, Yanan Fu, Tiqiao Xiao, Liang Hong, Jie Zhang, Walter Kob and Yujie Wang*, Origin of noncubic scaling law in disordered granular packing, Phys. Rev. Lett., 118, 238002 (2017)

5.       Chengjie Xia, Jindong Li, Yixin Cao, Binquan Kou, Xianghui Xiao, Kamel Fezzaa, Tiqiao Xiao and Yujie Wang*, The structural origin of the hard-sphere glass transition in granular packing, Nat. Commun., 6, 8409 (2015)

6.       Chengjie Xia, Kuan Zhu, Yixin Cao, Haohua Sun, Bingquan Kou and Yujie Wang*, X-ray tomography study of the random packing structure of ellipsoids, Soft Matter, 10, 990 (2014)

7.       Chengjie Xia, Yixin Cao, Binquan Kou, Jindong Li, Yujie Wang*, Xianghui Xiao and Kamel Fezzaa, Angularly anisotropic correlation in granular packing, Phys. Rev. E, 90, 062201 (2014)

8.       Xiaodan Zhang, Chengjie Xia, Xianghui Xia and Yujie Wang, Fast synchrontron X-ray tomography study of the packing structures of rods with different aspect ratios, Chin. Phys. B, 24, 044501 (2014)

9.       Jindong Li, Yixin Cao, Chengjie Xia, Binquan Kou, Xianghui Xiao, Kamel Fezzaa and Yujie Wang, Similarity of wet granular packing to gels, Nat. Commun., 5, 5014 (2014)

2023年华东师范大学本科教学成果奖 《以CUPT学科竞赛驱动卓越物理学本科生培养》 特等奖

2022年度华东师范大学创新创业工作先进个人

2022届校级优秀本科生毕业论文（设计）优秀指导教师奖