講座主題：材料仿生結構設計強韌化
專家姓名：劉增乾
工作單位：中科院金屬所
講座時間：2023年7月25日 14:00-15:00
講座地點：精準材料高等研究院B112（騰訊會議 314-590-436）
主辦單位：煙臺大學精準材料高等研究院
內容摘要：
材料強韌化既是材料科學領域國際前沿，又可滿足國防、國民經濟、生命健康等領域重大需求。天然生物材料具有復雜巧妙的組織結構和優異的力學性能，可為材料強韌化設計提供重要啟示。報告人致力于新型高性能仿生材料研制及其服役行為研究，在揭示生物材料共性強韌化機理基礎上，設計制備了若干高強韌兼具功能性質的新型仿生材料。本報告將匯報研究團隊在生物力學與仿生材料領域的系列研究進展，包括：1、生物材料強韌化內在機理：發現了生物材料共性結構特征，提出了實現高強韌性能的三種典型生物力學效應，即梯度結構取向效應、原位結構再取向效應和多級縫合界面效應；2、人牙適配型仿生義齒材料：通過模仿天然貝殼微觀結構并建立力學模型指導結構設計，研制了硬度、模量均與人牙適配的陶瓷-樹脂仿生義齒材料，獲得了突出的動態耗能特性、斷裂韌性及優異的疲勞性能；3、三維互穿金屬基仿生材料：通過模仿生物材料微觀三維互穿結構與空間構型，設計制備了新型高強韌高阻尼鎂-鎳鈦仿生復合材料、高彈高強高電導銀基復合材料、高強高阻尼金屬陶瓷等一系列高性能金屬基仿生材料，實現了強度、阻尼、吸能效率、電導、斷裂韌性等不同性能的良好匹配。相關工作有望為材料仿生強韌化設計提供新思路與理論指導，為突破材料不同性能之間制約關系提供新策略，促進材料強韌化與結構功能一體化發展，為滿足實際需求提供高性能新材料儲備。
主講人介紹：
劉增乾，男，中國科學院金屬研究所研究員、博士生導師，入選國家高層次人才特殊支持計劃。從事高性能仿生結構材料研制及其使役行為研究，在揭示天然生物材料共性強韌化機理基礎上，通過仿生設計研制了人牙適配型仿生義齒材料、輕質高強韌鎂基仿生材料、高阻尼高吸能3D打印材料、輕質抗沖擊金屬陶瓷等若干新型高性能仿生材料，促進了材料強韌化與結構功能一體化。在Prog. Mater. Sci.、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Mater. Today等國際期刊發表SCI論文90余篇，被他引3200余次，研究成果多次被Mater. Today、Nano Res.等期刊以News或Highlight點評，并得到Phys.org、Advances in Engineering、科技日報、光明網等國內外科學媒體報道，授權發明專利20余項。承擔國家重點研發計劃、國家自然科學基金面上項目等課題。獲得國際期刊Nano Research“年度青年創新者獎”，入選遼寧省“興遼英才計劃”青年拔尖人才、中科院“青年創新促進會”會員、沈陽市中青年科技創新人才支持計劃等，榮獲金屬所“師昌緒青年科技人才基金”、“葛庭燧獎研金”、年度“優秀青年學者獎”等。指導的研究生多人次獲得中科院院長獎、國家獎學金、金屬所“師昌緒獎學金”等榮譽。
