铁性（铁磁、铁电、铁弹）相变是指在相变临界条件（温度或各种物理场）下微观序参量（磁矩、电偶极子、应变、电荷等）从一种有序度排列到另外一种有序度排列的转变。铁性材料的物理性能都与材料的铁性相变密切相关，并且通过微观序参量间的多场耦合作用表现出各种物理场响应效应，如磁致伸缩效应、压电效应等，从而成为发展和研究具有特异性能的功能材料的基石，是国家科技发展重点研究内容之一。因此研究多场耦合铁性相变的基础理论及其应用是发展和制备先进功能材料的基础，同时也是国际材料学界关注的热点。本成果基于不同铁性材料的相变现象，通过探索不同序参量间的多场耦合效应，对铁性相变进行了系统的研究，并将其应用推广到纳米双相复合磁体、碳纳米管等新型功能材料研究领域，历经15年的持续研究，取得了一些重要的创新性成果，总结如下：   1）从磁弹耦合效应出发，从实验和理论上证明了铁磁相变涉及晶体结构的相变，以及从实验上验证了这种磁–结构耦合的相变是热力学上的一级不连续相变，从而进一步增进了对磁学和磁性相变的物理认识。   2）基于磁性相变原理和磁弹耦合作用，在磁性材料系统中发现了成分调控的磁性相变及其对应的准同型相界MPB，为研发巨磁致伸缩材料提供了新的理论和技术途径。该研究成果已发表在PRL上，被认为是首次发现磁性准同型相界，美国学者Nature子刊载文：不但提供了一种制备高性能磁致伸缩材料的新方法，还触发了相关基础研究工作的开展。   3）通过合金化调控磁性相变等方法改变纳米双相复合磁体的非晶晶化过程，增强了其中的纳米交换耦合作用，显著提高其磁性能。该成果于2002年发表在JMMM上的论文已被SCI引用117次。   4）通过与磁性自旋玻璃对比研究，发现了弹性应变玻璃合金具有形状记忆与超弹性效应，以及发现应变玻璃的新形态——铁磁应变玻璃以及铁磁应变玻璃的自发马氏体相变现象，并从理论上阐明了应变玻璃的物理起源。该研究成果已发表在PRL上，被评价“这一发现是全新的并为理论研究者提供了广阔的研究领域”。   5）根据准同型相界MPB的构建机理，在铁电体系中设计并制备了新型无铅压电材料BHT-xBCT，并利用电磁耦合铁性相变的原理，在准同型相界MPB处获得大压电效应，其压电系数接近最优含铅压电材料PZT-5H的压电系数。   6）基于多场耦合效应，在液氨体系中利用Birch-Reduction法获得了较高修饰度碳纳米管，并通过多场耦合相变得到可控项链状的氧化物/碳纳米管复合物。该成果发表在NatureCommunication上，被评价“为碳纳米管应用开辟了新的研究方向”。   上述研究得到8项国家自然科学基金的支持，获授权发明专利4项，包括1项美国国家专利。在PRL、NatureCommunication、AdvancedMaterials、PRB、APL等国际著名期刊上发表学术论文125篇，其中SCI收录97篇。学术论文Google学术搜索引用总数为1676余次，SCI总引用1488次，SCI他人引用1241次。