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先进材料成形技术研究所

发布日期:2015-09-06

所  长:  陈瑶 教授  电话: 0512-67581872  邮箱: chenyao@suda.edu.cn

1.研究所概况

先进材料成形技术研究所成立于2014年2月,隶属于苏州大学先进制造技术研究院现代机械设计与制造研究中心。研究所成员由相关领域的教授、博士组成,是一个充满朝气的研究队伍,在近净成形制造、等离子喷涂、陶瓷材料强韧化设计以及仿生制造等领域取得了较好的研究成果。

研究所拥有配备MOTOMAN-HP20D六轴喷涂工业机械手、Accuaspray G3等离子喷涂在线监测设备的PRAXAIR 3710 等离子喷涂系统、CSM仪器化微/纳米压/划入测试系统、B-290小型喷雾干燥仪、Mastersizer 2000激光粒度分析仪、Q 2000差示扫描量热分析仪、Olympus IX71倒置荧光相差显微镜、CO2细胞培养箱、生物安全柜、美国多功能酶标仪等加工与测试设备和仪器。

2.主要成员

研究所现有教师及科研辅助人员7名,其中苏州大学特聘教授1名,副教授3名,讲师2名,实验师1名。

王永光刘卫卫邢占文齐菲赵栋陈瑶

3.研究方向

研究方向一:等离子喷涂扁平粒子形态及其结构控制

等离子喷涂技术是利用等离子体火焰提供热量将喷涂喂料加热至熔融或半熔融态,熔滴或半熔融颗粒被加速撞击至基体表面,经冲击变形、铺展、快速凝固形成圆饼状扁平粒子粘附于基体表面,扁平粒子的堆积最终形成层状结构涂层。研究发现扁平粒子间的有限结合(~30%)在受力状态下极易产生扁平粒子滑移并导致其力学性能(如弹性模量、硬度、强度等)显著下降。

等离子喷涂涂层力学性能很大程度上将通过“扁平粒子间”和“扁平粒子内”多个结构层次体现。重点研究等离子喷涂工艺参数、基体表面状态(如温度、粗糙度等)对扁平粒子非平衡快速凝固行为及其形态选择的影响机制,提出“扁平粒子界面及扁平粒子内部协同强韧化”多尺度强韧耦合设计思路,获得等离子喷涂涂层材料设计及其显微组织结构优化机理的新认识。

研究方向二:人工关节固定界面生物活性涂层仿生构筑

植入假体生物力学、植入假体/骨组织固定力学、植入假体表面摩擦学是影响其使用寿命的三个相互关联的重要因素;植入假体与骨组织固定界面稳定形成与否主要取决于假体在人体环境中的骨整合质量。

探索等离子喷涂石墨烯/HA涂层多尺度结构仿生构筑新技术,掌握生物活性涂层骨整合行为的调控机理,阐明复合材料涂层协同强韧化的物理、力学机制,实现生物涂层对植入假体固定界面骨整合质量的主动控制,获得植入假体/骨组织固定界面行为及机理的新认识,为植入假体稳定性固定提供理论和技术支撑。

研究方向三:等离子喷涂近净成形制造难熔金属/超高温陶瓷异形构件

难熔金属及结构陶瓷构件的常规制造大多采取材料制备和构件加工成形两步完成,对于集材料设计和构件成形于一体的异形构件制造技术的研究需进一步加强。

探索超高温陶瓷异形构件等离子喷涂近净成形一体化制造新技术,揭示异形构件内部缺陷特征及形成机理,提出其内部质量控制方法,完善近净成形异形构件致密化后续处理工艺,获得高强韧性的超高温陶瓷材料并实现其热冲击性能较大幅度地提升,为超高温陶瓷关键异形构件一体化制造技术提供理论方法和技术支撑。

研究方向四:基于超声造影剂的多模态医学造影剂平台的构建与应用

鉴于超声成像突出的优点以及超声造影剂良好的可塑性,我们致力于基于超声造影剂的多模态医学造影剂平台的构建,它不仅能够利用超声诊断技术进行超声成像,而且可以与其它影像手段相结合进行多种模式下的影像学诊断,起到优势互补的作用,大大提高医学图像的灵敏度和分辨率。更进一步,将具有治疗效果的药物通过特定手段整合进多模态医学造影剂平台,进行诊疗一体化试剂的研制,最终实现多模态医学造影剂在生物制造、医学影像、组织工程领域的应用。

 

4.主要研究成果

近三年,研究所成员先后承担国家自然科学基金项目、江苏省自然科学基金项目、江苏省科技支撑(工业)项目、江苏省“六大人才高峰”项目、苏州市科技计划项目以及企业合作项目10余项,科研经费400余万元,在国内外权威学术刊物发表研究论文30余篇,授权发明专利3项。陈瑶教授获2014年度教育部“自然科学奖”一等奖(排名2)

1. 先进涂层设计及制备:采用等离子喷涂技术进行先进涂层多尺度结构仿生构筑,实现了生物涂层对植入假体固定界面骨整合质量的主动控制;探索了等离子喷涂高温吸波涂层制备技术,通过悬浮液等离子喷涂方法制得了低侵蚀速率的纳米YAG涂层。

2. 等离子喷涂近净成形制造:探索难熔金属/超高温陶瓷异形构件等离子喷涂近净成形一体化制造新技术,完善了近净成形异形构件致密化后续处理。

3. 超精密抛光与金属表面防护:开展了单晶硅超精密绿色抛光、陶瓷骨料粘结涂层、微细深孔电化学去毛刺加工等研究,完成了有关绿色高效抛光液设计、无机耐高温、耐蚀和耐磨陶瓷涂层制备以及电化学去除毛刺等工艺参数的优化。

4. 医学超声与声学造影剂:采用新技术和新方法构建了基于超声造影剂的多模态医学造影剂,实现了利用超声诊断技术进行超声成像的同时,与其他成像模式和治疗手段相结合进行多模态成像以及诊疗一体化。