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省先进材料重点实验室简介
2014-11-21 14:40 院办 机械学院院办

 

总体定位:

 

坚持面向材料科学前沿、面向国家和辽宁省经济发展的重大需求,以先进材料及其制备技术问题为导向,以基础与应用研究相结合的方式发展先进材料及其制备技术,在基础研究层面为我国材料科学研究提供原始积累,在应用技术研发层面积极推动地方材料产业发展。坚持“开放、流动、联合、竞争”运行机制,力争在传统材料性能提升及纳米化、高纯金属材料制备、电子陶瓷材料制备、高性能结构陶瓷材料制备与表征等方面达到国内先进水平,部分研究成果达到国际先进水平,并将部分成果结合沈阳大学科技园建设进行产业化,努力成为我省材料应用基础研究和高技术前沿探索的核心力量,建设成为以先进材料制备技术和应用为特色的高水平材料科学与工程实验室。

 

重点实验室作为科研基地,其基本职能以科研为主,在加强科学应用基础研究与工程研究的同时,兼有一定的教学职能。

 

 

研究方向:

 

本实验室现设有六个研究方向:纳米材料制备与应用,先进功能陶瓷材料制备,腐蚀科学与防护技术,高纯金属材料制备,表面改性技术及环境材料及其应用。各方向其主要研究领域为:

 

1)纳米材料制备与应用

 

利用激光气相沉积法和湿化学法等制备出各种纳米陶瓷粉体,并探索纳米陶瓷粉体表面改性新方法,以及表面活性剂分散机理,解决纳米粉体在制备与存放过程易发生团聚的技术难题。

 

探讨纳米陶瓷粉体在传统金属结构材料中的应用,利用纳米颗粒增强和细化晶粒使金属结构材料高性能化,利用纳米陶瓷粉体使金属结构材料功能化,开发国防急需的高性能屏蔽结构一体化材料。研究纳米陶瓷材料对钢铁材料铸态组织、以及促进轧制变形再结晶及铁素体相变的作用,探讨纳米陶瓷材料在钢铁材料中的作用机制,为新一代强韧化钢铁材料的获得及应用打下良好基础。

 

2)先进功能陶瓷材料制备

 

主要研究高频低介电损耗、多层片式新型电子元器件陶瓷材料的制备新技术,探索高频多层片式电子元器件用陶瓷材料的共烧机制,了解界面物质的基本迁移规律、化学组成、微观结构与性能之间的关系,掌握界面物质的原子结构、原子间的结合状态、化学键或电子结构、晶体结构类型和相组成与界面结合强度之间的对应关系,优化设计与调控材料的组织与结构,为新型电子元器件陶瓷材料的开发应用奠定基础。

 

研究制备新型固体氧化物燃料电池材料,结合流延技术、丝网印刷技术和低温共烧技术制备阳极-电解质薄膜-阴极(PEN)结构,制备中温固体氧化物燃料电池单体的相关技术。

 

进行织构陶瓷的研究,选择能参与反应烧结,并具有合适取向的微晶作为“模晶”,利用轧膜或流延等成型技术使“模晶”能择优取向地分布在基体粉末中,利用放电等离子(SPS)技术制备具有<001>取向的PMNT陶瓷,使其尽可能地形成丝织构,并且具有优于常规PMNT陶瓷,而在某些介电、压电性能上与其同组分单晶接近。提高PMNT陶瓷性能,分析织构陶瓷制备机理和流延成型工艺等。

 

3)腐蚀科学与防护技术

 

研究主要集中在AlMg、钢铁材料及其复合材料的腐蚀行为和腐蚀机制,以及绿色防腐蚀涂层制备。采用电化学微电解池技术、AFMSEMTEMEBSD技术,研究Al合金和钢铁材料中第二相、杂质、晶粒和晶界等微区的腐蚀行为和腐蚀机制,揭示上述微区结构-腐蚀电流-腐蚀形貌间的相关性,为研发新型、高效腐蚀控制方法提供可靠的科学和实验支持。

 

基于节能减排和绿色防腐概念,采用无毒阳极氧化膜、稀土转化膜、溶胶凝胶膜、纳米复合镀、激光熔覆涂层和磁控溅射纳米涂层等制备高效、环保的先进防护涂层,同时将腐蚀防护最新理论研究成果和应用技术成果指导先进材料的研发,制备出兼有优良力学性能和耐蚀性能的新型材料,扩大材料的应用领域,为航空航天、汽车、电子、先进武器等领域材料应用提供理论和技术支持。采用电化学宏观电解池方法和微观电解池技术,腐蚀控制方法重点研发“绿色”防腐工艺,包括无毒阳极氧化膜、稀土转化膜、缓蚀剂、溶胶凝胶膜、纳米复合镀、激光熔覆涂层和磁控溅射纳米涂层等。

 

4)高纯金属材料制备

 

以高纯金属材料制备为背景,以提升我国金属材料纯净化水平为研究内容,重点探讨纯净化的基础理论、纯净化基本技术和示范工程建设。现有的工作基础是在超纯净高温合金制备方向已经达到国际先进水平,在超纯净高强钢方面也已达到国内先进水平。

 

深化对液态金属材料纯净化基本原理的认识,系统分析冶金过程中的物理化学反应,研究过滤等夹杂物的机械去除方法,分析机械去除夹杂物的机理,研究“零缺陷”金属材料的获得工艺等,深化金属材料纯净化的基本理论和技术,为工业化获得“零缺陷”金属材料提供理论依据和先进工艺方法。

 

5)表面改性技术

 

主要采用溶胶-凝胶法、电化学法、模板合成法、纳米复合镀以及磁控溅射和离子镀等方法在量大面广的传统金属材料表面制备纳米防护薄膜、纳米抗菌涂层、纳米磁性薄膜等功能涂层,以及纳米硬质和超硬涂层。研究上述纳米薄膜的制备工艺,表征薄膜的微结构、物理、化学和力学性能,揭示膜层的失效机制。研发出有实际应用前景的、具有自主知识产权的纳米薄膜合成工艺和材料,赋予传统材料以新的使用性能,大幅提高产品附加值,为传统产业技术改造和全面振兴辽宁老工业基地服务。

 

以工磨具表面超硬耐磨改性为主攻方向,以辽沈地区装备制造业为依托,重点研究多元合金超硬反应膜的制备和应用;开发合适的镀膜新材料、新工艺;寻求比TiNTiC硬质膜更高的超硬耐磨同时抗氧化耐腐蚀等综合性能;实现在工模具、量刃具等行业领域的应用推广,进而促进装备制造业加工技术水平的提升。

 

6)环境材料

 

研究低环境负荷材料合成制备原理与方法,研发材料短流程制备与加工技术,实现对缺陷的控制;研究材料体系服役过程中材料与环境间的交互作用机理,现场检测原理、方法与技术,材料功能失效的修复、诊断和评估技术,为低环境负荷材料安全应用提供科学依据。

 

通过分子和材料设计,制备具有污染物去除功能的环境净化材料,并进行组成和结构表征;研究环境净化材料的污染物去除效果及其与影响因素的关系和规律,揭示其污染物去除的微观过程机制;研究环境净化材料的回收再生技术,评价其全生命周期的生态效应和环境影响。研究储氢材料和太阳能电池材料的制备工艺、微观组织结构、性能、表征及其应用基础;研究纳米技术在清洁能源材料制备领域的应用,开发环境友好、规模化、低成本生产清洁能源材料的制备新技术、新方法,解决清洁能源材料开发利用的关键技术瓶颈。环境材料与技术研究方向主要开展水体污染物快速检测材料和吸附材料、有机和无机膜分离材料、土壤淋洗修复材料及相关技术和应用装备的研究和开发。

 

 

目标和主要任务:

 

1)目标

 

通过组建先进材料制备技术重点实验室,深入开展纳米陶瓷粉体制备、表征与应用;先进功能陶瓷材料制备;纳米结构陶瓷复合材料成型与制备;高纯金属材料制备;表面改性方面的制备技术研究,构建和不断完善关键技术及设备研究平台,把实验室将设成为“具有较高科研水平、孕育和转化高新技术成果、培养和聚集优秀科技人才”的基地;在几个重点研究方向达到国内先进水平,整体处于国内同类实验室先进水平。

 

 

2)任务

 

l瞄准世界材料科学研究前沿,在特色学科方向上深入探索,研究涉及先进材料制备技术方面的关键科学问题,并进行技术转化,推动相关领域材料产业的发展。科研成果在工程化应用方面有重大突破,争取3项以上科研成果在企业得到推广和应用。

 

l根据国家及地方在材料科学及工程领域的重大需求,有针对性地建设先进材料制备技术方面的支撑平台,解决相关领域的科学技术问题,通过研发先进材料制备的技术与设备,直接服务于东北老工业基地的振兴。

 

l通过积极承担地方、国家甚至国际的重大项目,在特色研究方向上赶超国内、国际相关研究的先进水平,不断提高重点实验室在国内外的学术地位,提升承担和组织重大课题的能力。建设期内争取完成和承担国家级纵向科研项目3-5项,研究与开发经费达到300万元;申请和获得国家专利5项以上;鉴定和获奖成果3-5项;在国内外学术刊物上发表高水平研究论文60篇以上,其中SCIEI收录20篇以上;出版教材和专著3-5部。

 

l加强国内外学术交流,吸引国内外优秀科研人才,大力推进科技进步、坚持自主创新、加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新,办成全国知名、国际有一定影响力的先进材料制备技术重点实验室。进一步加强与其他单位的合作,通过合作研究和共同承担国家、省、市项目,建立实质性的合作研究小组,通过合作研究强化学术交流。

 

l通过广泛对外合作、交流和争取主持各级重大科研项目的方式塑造高素质科研队伍,使之成为培养、培育材料学科优秀中、青年科研人员的基地。增加国外专家来实验室讲学和合作科研的人次,每年选派1名教授出国做访问学者或学术交流。

 

完成情况:

2008年组建以来,建设了功能齐全、特色突出的测试分析中心、纳米结构陶瓷材料实验室、先进功能陶瓷材料实验室、高纯金属材料实验室、表面改性实验室为主体的实验室。组建了先进材料制备技术重点实验室的学术委员会,制定和完善一系列管理制度,运行联合共建制、产--研一体化机制、改革、流动、开放和国际化的科研与人才机制、学术委员会领导下的主任责任制。通过设立开放基金,积极吸取外部优秀的科研力量,实行开放服务。先进材料制备技术重点实验室科研能力不断提高,完成和承担国家级等各类纵向科研项目75项;研究与开发经费达到2263.3万元;申请和获得国家专利62项;获奖科研成果7项,学术成果16项;在国内外学术刊物上发表高水平研究论文305篇;出版教材、专著13部。已培养研究生151余人。实验室在人才培养、科研立项、开放服务和国际合作等方面具备了较强的自我发展能力,较好地完成了预期目标

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