工学博士,上海交通大学材料科学与工程学院教授,博士生导师。金属基复合材料国家重点实验室研究员,中国复合材料学会会员,上海市有色金属学会理事。
主要从事金属基纳米复合材料及其粉末冶金制备技术与科学研究,近年来汲取贝壳等生物材料的多尺度复合构型设计,致力于金属材料仿生复合化及强韧化的前沿探索研究,先后主持国家自然科学基金委、国家科技部、教育部和上海市科委等10余项科研项目,迄今已公开发表学术论文40余篇,获授权国家发明专利10余项,所研制的碳纳米管增强铝合金复合材料已在我国350Km/hr标准动车组上试用,综合力学性能处于国内外先进水平。
纳米碳,包括0维的碳纳米洋葱、1维的碳纳米管、2维的石墨烯纳米片,具有优异的力学和功能特性,被认为是高性能纳米金属基复合材料的理想增强体。然而,传统方法制备的纳米碳增强金属基复合材料的塑性随着增强体含量的增加而急剧降低,成为制约其发展和应用的瓶颈问题。
反观,贝壳等自然生物材料(复合材料)的强韧性匹配远远超过人造复合材料。一般认为,贝壳纳米尺度的砖砌叠层结构(由10-50 nm厚的蛋白质层和200-900 nm厚的碳酸钙层交替形成),是其获得良好力学性能的关键所在。因此,仿生制备出具有类贝壳微观结构的纳米金属复合材料成为近年来金属基复合材料研究的新兴方向。
近年来,课题组提出了叠片冶金仿生复合制备的学术思想和技术路线,以吸附有纳米碳的纳米铝片为组装模块,成功制备出了类贝壳结构的纳米碳/铝基复合材料。研究结果表明,相比传统方法制备的复合材料,仿生叠层纳米铝基复合材料展现出更好的模量、强度以及塑性,这为今后制备高性能纳米碳增强铝基复合材料并推动其实际应用提供了可行途径。本报告将主要介绍碳纳米管/铝(CNT/Al)和石墨烯/铝(GNS/Al)复合材料的仿生复合制备过程的关键科学和技术问题,特别是纳米碳增强体的均匀分散方法和原理,并对纳米叠层复合材料的强韧化机理展开初步探讨。
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