讲座主题：材料仿生结构设计强韧化

专家姓名：刘增乾

工作单位：中科院金属所

讲座时间：2023年7月25日 14:00-15:00

讲座地点：精准材料高等研究院B112（腾讯会议 314-590-436）

主办单位：烟台大学精准材料高等研究院

内容摘要：

材料强韧化既是材料科学领域国际前沿，又可满足国防、国民经济、生命健康等领域重大需求。天然生物材料具有复杂巧妙的组织结构和优异的力学性能，可为材料强韧化设计提供重要启示。报告人致力于新型高性能仿生材料研制及其服役行为研究，在揭示生物材料共性强韧化机理基础上，设计制备了若干高强韧兼具功能性质的新型仿生材料。本报告将汇报研究团队在生物力学与仿生材料领域的系列研究进展，包括：1、生物材料强韧化内在机理：发现了生物材料共性结构特征，提出了实现高强韧性能的三种典型生物力学效应，即梯度结构取向效应、原位结构再取向效应和多级缝合界面效应；2、人牙适配型仿生义齿材料：通过模仿天然贝壳微观结构并建立力学模型指导结构设计，研制了硬度、模量均与人牙适配的陶瓷-树脂仿生义齿材料，获得了突出的动态耗能特性、断裂韧性及优异的疲劳性能；3、三维互穿金属基仿生材料：通过模仿生物材料微观三维互穿结构与空间构型，设计制备了新型高强韧高阻尼镁-镍钛仿生复合材料、高弹高强高电导银基复合材料、高强高阻尼金属陶瓷等一系列高性能金属基仿生材料，实现了强度、阻尼、吸能效率、电导、断裂韧性等不同性能的良好匹配。相关工作有望为材料仿生强韧化设计提供新思路与理论指导，为突破材料不同性能之间制约关系提供新策略，促进材料强韧化与结构功能一体化发展，为满足实际需求提供高性能新材料储备。

主讲人介绍：

刘增乾，男，中国科学院金属研究所研究员、博士生导师，入选国家高层次人才特殊支持计划。从事高性能仿生结构材料研制及其使役行为研究，在揭示天然生物材料共性强韧化机理基础上，通过仿生设计研制了人牙适配型仿生义齿材料、轻质高强韧镁基仿生材料、高阻尼高吸能3D打印材料、轻质抗冲击金属陶瓷等若干新型高性能仿生材料，促进了材料强韧化与结构功能一体化。在Prog. Mater. Sci.、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Mater. Today等国际期刊发表SCI论文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点评，并得到Phys.org、Advances in Engineering、科技日报、光明网等国内外科学媒体报道，授权发明专利20余项。承担国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目等课题。获得国际期刊Nano Research“年度青年创新者奖”，入选辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才、中科院“青年创新促进会”会员、沈阳市中青年科技创新人才支持计划等，荣获金属所“师昌绪青年科技人才基金”、“葛庭燧奖研金”、年度“优秀青年学者奖”等。指导的研究生多人次获得中科院院长奖、国家奖学金、金属所“师昌绪奖学金”等荣誉。