新材料新能源

先进材料与智能装备团队

一、团队简介

先进材料与智能装备团队聚焦新材料与高端装备制造国家战略需求,依托北京理工大学材料、兵器、力学等学科优势,主要开展先进功能材料、先进防护材料、先进表面加工、装备智能技术等关键技术研发工作。团队由国家级高层次人才陈鹏万教授领衔,具备一流的研究与实验平台,深化产学研合作,推动新材料与装备智能技术的创新突破及工程化应用,助力长三角地区先进制造业升级与我国高端装备制造业高质量发展。

二、团队核心成员及联系方式

姓名

岗位、职责

联系方式

陈鹏万

责任教授

pwchen@bit.edu.cn

伊枭剑

属地负责人

xjyi@bit.edu.cn

汪祖安

属地联系人

znwang@bit.edu.cn

三、团队创新成果

1. 高性能原子分散催化剂

研制了涵盖单原子、双原子及负载型(亚)纳米团簇的系列催化剂,构建了从单一金属到多元合金的合成体系,实现了原子分散催化剂的高通量制备。所制备的催化剂在电催化二氧化碳还原、硝酸盐还原等反应中表现出优异性能,为实现高附加值产物的高效合成提供了材料基础与技术支撑。

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2.梯度纳米结构金属材料

开发了大深度、高硬度梯度纳米结构材料制备技术,制备了钛合金、高熵合金和不锈钢等梯度纳米结构材料。通过引入梯度纳米结构,提高了材料的表面硬度、强塑性协同、耐磨和抗弹等性能,研究成果可应用于高强韧结构件,提升疲劳寿命、耐磨寿命和防护性能。

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3.金属陶瓷防护材料

金属陶瓷防护材料由多孔陶瓷框架和金属填充相构成,兼具陶瓷和金属两种材料的性能优势,又有效规避单一材料的性能缺点。此外,金属陶瓷复合材料具有高比刚度、高尺寸稳定性、高耐磨、耐腐蚀、吸波、低热膨胀系数等特点,在抗侵彻、核电站中子辐照防护、耐磨结构件、航空航天高尺寸稳定结构件等领域拥有广泛应用前景。

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4.金属层状复合材料

开发了金属层状复合材料制备技术,使得异质金属间达到原子级结合,解决高强金属难焊接、焊接界面结合强度低、焊接面积小、焊接成本高等难题,成功实现了多种异质金属的复合,如铝-镁、非晶-铜、高熵-铝、钨-铜、钼板-铜、钛-钢等,研究成果为新型异质层状复合材料的大规模制备及应用提供理论和技术支撑。

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5.超精密研磨抛光技术

研制了基于纳米聚晶金刚石的半导体、硬质合金等材料的超精密研磨抛光技术,揭示了材料表面从宏观、微观到纳观的层次化结构形态分布及其动态演化规律,构建了针对磨抛介质、工艺参数与表面形貌特征的梯次分级优化策略,突破了研磨过程种材料超快、低损磨抛技术瓶颈。

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6.三应力综合可靠性试验技术

构建多环境参数耦合的试验平台,揭示产品在综合应力作用下的失效机理与寿命演化规律,建立覆盖多场景、多工况的可靠性试验体系与数据库,实现“模拟真实环境、加速寿命试验、精准评估可靠性”的目标,提升产品在极端条件下的适应性与耐久性。

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7.装备智能运维系统

面向经济主战场与国家重大需求,针对航空航天、工程、农业、矿山和智能制造等装备品质差、安全风险不可控和全寿命周期费用昂贵等痛点问题,研制了集专用传感器-智能运维算法平台-维修保障设备为一体的完全国产化智能运维系统,服务装备“健康长寿保障”,支撑质量强国与制造强国建设。

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8.材料多尺度模拟及仿真技术

自研了数值流形方法(NMM)二维与三维仿真软件,可实现材料宏、细观多尺度力学行为、热传导及化学反应过程模拟,能够精准表征金属材料的塑性变形、晶格演化与损伤发展,可对工程结构在冲击、撞击、高速碰撞等动载荷下的破坏、破碎与失效过程进行可靠预测,已成功应用于桥梁撞击、工程结构防护等场景,为工程材料与结构的安全评估、性能优化及抗冲击设计提供了关键数值支撑。

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