3D打印设计—缩短3D打印时间的几大因素3D打印设计—缩短3D打印时间的几大因素华融普瑞百家号介绍对增材制造最常见的批评之一是其与减材制造（传统CNC快速加工）相比加工时间较长。 从长远的角度来看，在需要专门的原型制造或耗费大量加工时间的情况下，使用增材制造通常可以节省时间。在另一些情况下，比如在使用适当资源时，减材制造客观上会更快些。虽然这个问题更能代表增材制造的本质，但用户可以采用几种策略来缩短塑料部件的打印时间。 在这篇文章中，我们将讨论3D打印的原型设计策略以节省时间，以及如何通过Eiger软件和3D打印机设备上操作并最终实现零部件的生产。什么增加了打印时间（以及如何避免它）为了设计能够节省时间的零件，我们需要列举实际增加3D打印时间的影响因素。下面，我们将介绍每个关键时间浪费因素以及他们为何会耗费打印时间。大尺寸打印这是增加打印时间的典型贡献者。 大尺寸意味着更多的材料消耗和打印时间。由于打印头在逐层打印的零件上的移动速度明显慢于填充，因此增加更多表面积（从而延长打印路径）会显着增加打印时间。 这意味着具有更复杂表面细节的较小零件可能需要较长的时间来打印，而不是较大的简单零件。以齿轮和圆柱体为例，如下图。每个部件的外径是完全相同的，这意味着圆柱体实际上需要耗费更多的材料。但是，由于表面积增大，齿轮相比较于圆柱体增加了近30％的打印时间。 有时候，具备高级特性是成功零件所必需的特征;然而，在其他场合下，简单的零件总是能花费更少的时间。（尽管圆柱体包含的材料比齿轮更多，但打印时间减少了27％）布局支撑材料为您的零件添加支撑材料比其他任何因素更能影响其打印时间。由于我们的支撑材料由长而缓慢的打印线条轨迹组成，因此添加支撑材料无异于添加大量的打印面积。尽管支撑材料是必不可少的要素，但您也可以采取一些方式来减少由此导致的时间成本。1.尝试调整零件方向：通常情况下，改变零件的方向可以彻底改变整个打印时间。一个很好的例子就是几周前我们团队的一名成员打印的一个滑雪护膝器具。在一个方向上，壳体的巨大体积需要大量的支撑结构，这将花费13天的时间来打印。通过将零件反转打印，这将使打印时间缩短11天。(通过重新调整零件的摆放方向，我们能够减少11天和近500立方厘米的材料。)2.限制悬臂结构：如果零件结构允许，则可以不添加支撑材料直接更快捷的打印。打开时，我们的算法支持Onyx材料垂直45度以上（尼龙材料30度）悬垂打印。 如果您有更多的悬垂区域无法更改（需要支撑材料），请确保您的非关键悬臂不超过这些值。这将有效减少支撑材料的用量，同时节省您在其他悬臂结构上的打印时间。如果您没有需要支撑材料的悬垂部分，请关闭支撑，并将Onyx的角度限制为55度（尼龙45度）。该零件将打印得很好，并为您节省大量时间。3.考虑打印面的设计：为了管理哪些悬臂结构需要支撑（哪些不需要支撑），请在设计零件之前弄清楚该零件应该打印的方向。这将使您设计的零件更好的通过3D打印技术最终成型,而不是更改零件样式以适应打印机。虽然它可能不会节省打印时间，但会节省零件的设计时间。4.拆分零件：有时候，零件对于消除支撑结构改动太复杂了。在这种情况下，仍然有一个选择。通过将零件拆分成两个或更多个零件，您可以更容易地减少支撑结构。零件打印完成后，可以使用乐泰401粘合剂再将它们粘在一起已获得最终完整的零部件。层厚这是FFF技术打印的一个经典分析点：层分辨率与打印时间。 我们默认的100微米层分辨率可以产生高质量的表面光洁度。将层高增加到200微米会牺牲一点表面质量，但同时可以减少一半的打印时间。这对于临时应急且仅用于塑料的3D打印项目（使用光纤进行打印需要100或125微米的固定层高）非常有用，因为您的零件可以在原有的时间内打印出两个零件。请参阅下表，了解先前分析的齿轮在不同层高设定下的时间估算。（时间和层高的反比关系）3D打印设计增材制造业存在一个不健康的趋势：过度使用3D打印机去打印不必要的零件。将传统加工和3D打印的零件合并成一个整体零件很容易，但它会增加打印时间。从节省时间的角度来看，解决方案非常简单：只有打印几何体才能从3D打印技术中受益。3D打印设计：不要打印轴或其他对于机器来说微不足道的零件，因为它只会增加无谓的工作流程。打印失败这是增加打印时间的间接原因; 然而，这同样重要。确保您的打印板每次打印前校准调零，并且您有足够的材料进行打印，这可以大幅缩短打印时间。失败的打印浪费打印时间以及材料，缩短打印时间将大大提高打印效率。以下是一些可以减少失败打印的方法：曲解单元测试（之前的文章都有介绍哦）什么没有帮助：增加速度孔为打印添加孔洞可能会节省材料，但很有可能他们并不会节省时间。孔（通常我们已经提到过）会增加零件表面积，增加打印时间。看看下面的比较。 由于是大洞，空心圆柱的用料较少，但打印时间延长了10％。（通过从零件的中心部分去除材料，我们实际上在打印时间上增加了10分钟。）结论在打印零件上节省时间是一个变幻莫测的艺术：它在零件基础上变化很大，并不总是像您期望的那样工作。但是，如果遵循以上策略，您可以在大多数情况下缩短打印时间。本文由百家号作者上传并发布，百家号仅提供信息发布平台。文章仅代表作者个人观点，不代表百度立场。未经作者许可，不得转载。华融普瑞百家号最近更新：简介:专注3D打印行业最新资讯，紧跟时代前沿！作者最新文章相关文章所有科研项目
国家973计划
国家863计划
国家自然科学基金
国家科技部或支撑项目
教育部项目
北京市项目
其他省部级项目
1.低维材料的高效能量转换与器件基础 ()
来源：国家973计划——重大科学研究计划
起止时间：
合同总额：2900万元
负责人：张
参加人：闫小琴，黄运华，顾有松，齐俊杰，廖庆亮等
简介：本项目在发展低维高效能量转换材料与器件的目标下，将围绕低维高效能量转换材料的结构与能带特征以及调控方法、高效光-电-力-热转换效应与基本规律及相关理论、器件的设计构筑及服役行为评价等关键科学问题开展研究。拟设置4个子课题，分别为：（1）一维半导体材料的高效光电转换与器件；（2）一维半导体氧化物材料的力电光效应与器件服役行为；（3）狄拉克材料的光热电转换与新概念器件；（4）低维材料能量转换的理论模拟与器件设计。五年预期目标为：（1）实现高效稳定能量转换材料的可控制备、表界面结构及能带的调控，揭示其结构与性能的关系；（2）研制出新型自驱动紫外探测器件和性能优良的多级结构半导体太阳能转换器件；（3）在光-热-电转换新材料的设计及其新概念器件上取得重要突破；（4）发展低维材料多场耦合的理论与计算方法，提出若干高效能量转换的新原理并设计原型器件；（5）建立低维材料与高效能量转换器件服役与失效行为的评价方法。
2.多金属磁性分离理论、工艺过程和设备研究（）
来源：国家973计划——课题
起止时间：
合同总额：60万元
负责人：官月平
简介：合成高容量、高选择性树枝状表面结构的磁性萃取分离载体；研究不同树枝状结构、大小和磁性的萃取分离载体在磁场作用下的流体动力学行为；建立树枝状结构因素的控制机理以及与多金属吸附容量和选择性的关系。
3.环栅半导体纳米线超高频器件的基础研究（）
来源：国家973计划——课题
起止时间：
合同总额：150万元
负责人：姜
参加人：徐晓光，苗
简介：InSb、InAs 是电子迁移率最高的两种窄带隙III-V 族半导体材料，GaSb 是空穴迁移率最高的近窄带隙III-V族半导体材料。本项目拟针对采用InSb、InAs 和GaSb 纳米线材料制作新型高性能纳电子器件的目标，探索研究与当代CMOS 工艺兼容、可用于新型纳电子器件制作的半导体纳米线阵列的生长机制和可控制备；探索研究可集成的超高速半导体纳米线电子器件的工作原理和结构设计；探索研究新型高性能半导体纳米线量子电子器件的工作模式、功能设计和模拟、载流子的基本运动规律。本项目最终的目标是研制出以InSb、InAs 和 GaSb 半导体纳米线器件为核心单元的集成电路芯片。
4.气相余热高效梯级储存与转换的理论和方法（）
来源：国家973计划——课题
起止时间：
合同总额：72万元
负责人：吴慧英
参加人：王
简介：基于梯级蓄存和连续利用原则，研究并制备合适的相变蓄传热介质或功能流体，获得其微观结构、密度、导热系数、相变温度、相变潜热等重要热物理参数，探讨蓄传热介质热物理性能的影响因素及规律。设计制备多孔异质复合相变蓄热材料，研究多孔基体与异质相变材料的组装特性和调控机制，组装复合体的科学表征及宏观热物性的测量。研究复合材料微细结构对材料宏观热物理性质的影响，探求多孔基体异质相变蓄热材料的相变传热机理和直接的数理描述。
5.超导磁体相关材料低温物性数据库软件包建立（）
来源：国家973计划——ITER计划
起止时间：
合同总额：40万元
负责人：顾有松
参加人：廖庆亮
简介：本课题将针对可控磁约束聚变堆大型超导磁体用相关材料建立专用的数据库，编制实用的软件系统，使磁体设计人员可以方便地获得可信的材料低温物性数据。研究内容包括：收集的对象以工程化和具有工程应用前景的材料为主，数据量为15000条以上的样本数据，1500个以上的图表数据。结合大型关系数据库和面向对象程序设计语言，建立一套功能完善、界面友好的数据库系统，实现超导磁体相关材料低温物性数据库软件包。发展多角度、多层次的智能查询方法，准确获取数据信息，提供相关的智能检索查询功能和报表输出功能。将数据库建成基于Web应用的网络数据库，使用户可以在Web浏览器上方便地检索数据库的内容，实现数据共享，拓展超导磁体相关材料低温物性数据库软件包的应用领域。
6.聚变堆面向等离子体材料的基础研究()
来源：国家973计划——ITER计划
起止时间：
合同总额：2227万元
负责人：燕青芝
参加人：葛昌纯，周张健，万发荣，沈卫平，张迎春，王树明，常永勤，孔祥华等
简介：本项目依据我国磁约束核聚变能发展的重大需求和战略部署，开展聚变堆面向等离子体材料（PFM）的基础研究，提出适合未来高通量、长脉冲等离子体运行的钨基PFM新的设计思路和制备方法，研制出耐等离子体辐照的关键材料；实现面向等离子体部件（PFC）在结构设计、界面控制、连接技术、性能检验和评价上的重大突破，在工程尺度上制备出涂层以及块材与热沉复合的大型复杂部件；阐明钨-PFM与聚变等离子体的相互作用机制及其辐照损伤机理，为耐辐照钨基PFM的设计研发以及钨基PFC的制备提供指导；培养一批从事相关科学和技术研究的青年学生和研究骨干。
7.高容量、长寿命纳米负极储锂材料制备及应用基础研究（）
来源：国家973计划——参加
起止时间：
合同总额：200万元
负责人：赵海雷
简介：为满足高比容量、长寿命锂离子电池对高性能电极材料的需求，研究开发高比容量Si基、Sn基、以及各类氧化物基电极材料。通过制备具有纳米材料，改善材料的电化学活性，提供材料的比容量和倍率特性。研究纳米材料的可控制备技术、分析纳米材料的界面电化学反应机理、明确锂离子在纳米材料体相中的扩散、输运与存储机制，阐明纳米材料的界面储锂行为及机理，并研究纳米材料的循环稳定性及安全性能。获得材料结构、形貌与其电化学性能、安全性能之间的关系，为高性能纳米电极材料的实际应用奠定基础。
8.超临界水堆关键科学问题的基础研究（）
来源：国家973计划——参加
起止时间：
合同总额：300万元
负责人：周张健
参加人：燕青芝，贾成厂，刘国权
简介：结合当前核反应堆及常规超临界电厂结构材料的研究现状，研发在超临界工况500-650℃，25-30MPa水介质中具有潜在适应性的关键材料，为制备适用于超临界水堆关键材料提供理论依据和技术储备。理论上，通过成分设计和组织控制等途径，提出具有自主核心技术，适宜超临界水堆条件的材料设计模型，建立超临界水堆关键材料的组织结构调控理论。技术上，在优化工艺参数的基础上，开展材料性能评估工作，得到这些材料在超临界工况下辐照对这些超临界水堆关键材料微观结构和形变的作用规律和机制，在此基础上，确定对其化学成分，微观组织结构以及制造工艺进行优化的改进方案，最终确定新型低活性铁素体/马氏体钢和ODS合金的制备工艺路线。
9.材料多层次跨尺度设计与制备新技术（）
来源：国家863计划——主题项目牵头
起止时间：
合同总额：2747万元
负责人：杜振民
简介：本项目以汽车用超高强韧钢等为主要研究载体，根据特定性能所必需的组织结构，从电子、原子、晶体结构、显微组织和加工工艺过程等方面，将第一性原理计算、分子动力学、计算热力学和动力学、相场理论、微观组织仿真与工艺过程模拟等相结合，关注材料制备和加工的全过程，研究多层次跨尺度模型之间的内在联系与数据传递规律，建立材料多层次跨尺度集成设计技术、信息与数据支撑系统及制备新技术，实现材料研发和制备技术从经验设计向多层次跨尺度集成科学设计的转变；研究和发展计算材料学理论模型和计算方法，集成和实现材料的多尺度模拟，预测或设计材料结构与性能，使材料的研究与开发更具方向性、前瞻性，有助于原始性创新，有效缩短关键新材料研发与验证周期，促进我国材料产业的技术跨越，形成位于世界前列的国家竞争力。
10.高强韧钢/镁合金跨尺度设计与制备技术（）
来源：国家863计划——课题
起止时间：
合同总额：546万元
负责人：杜振民
简介：以超高强韧钢及镁合金为研究对象，建立不同尺度层次下的材料计算模型与模拟技术，建立与完善各尺度层次下材料定量表征方法与技术，验证和完善材料计算模型与模拟技术；研究与构建材料多层次跨尺度一体化集成设计所需的材料信息与数据的支撑传递系统，实现各尺度材料设计技术之间的有机结合与相互嵌入；揭示材料微观组织与材料宏观性能的定量关系及变化规律，在材料性能与多层次跨尺度设计之间搭建沟通的桥梁，组建材料一体化集成设计技术框架与平台。
11.高可见光活性氮掺杂纳米TiO2粉体的规模化制备技术及应用（?8300143）
来源：国家863计划
起止时间：
合同总额：990万元
负责人：曹文斌
参加人：刘雪峰等
简介：本课题以工业无机钛源为主要原料，采用所提出的低温快速形核与同步掺杂无机纳米粉体制备新技术，一步实现晶化的纳米TiO2粉体的合成与氮掺杂，合成粉体在固液分离后，通过所提出的表面修饰和喷雾干燥相结合的新技术，实现纳米粉体的短流程高效干燥与分散，制备能力达到吨级/年。在此基础上，采用所提出的纳米粉体浸渍与空间位阻协同作用技术，实现纳米N-TiO2粉体在水相体系中的分散和悬浮稳定，开发出可见光响应纳米N-TiO2光催化喷剂的配方及中试工艺，制备能力达到50吨级/年。研究规模化制备的纳米N-TiO2粉体和光催化喷剂薄膜在可见光下的抗菌以及降解甲醛、VOC等污染物的性能数据，为促进纳米材料新兴产业奠定基础。
12.重大装备用轴承钢关键技术开发（）
来源：国家863计划
起止时间：
合同总额：440万元
负责人：刘雅政
参加人：成国光，周乐育，宋仁伯等
简介：轴承是高速列车以及盾构机共同的关键基础件，目前这些高端轴承国内不能提供，完全依赖进口。本项目拟开发满足高速列车轴承和直径6米以上的大型盾构机主轴承等重型装备需要的高品质轴承钢。解决轴承钢生产的关键技术和实现产品质量精细控制，使产品在洁净化、低氧量、均质化、细晶化、高性能和精度方面达到世界先进水平，填补国内空白、顶替进口。掌握钢的高洁净化关键技术；轴承钢组织及碳化物均质化、性能稳定控制技术；满足服役条件下轴承钢强韧性匹配有效控制技术，形成具有自主知识产权的高品质轴承钢生产与质量控制系统的技术集成。
13.合成气直接制烯烃及烯烃环氧化物的纳米催化材料及应用技术（）
来源：国家863计划——参加
起止时间：
合同总额：188万元
负责人：王
简介：能源危机和环境问题已成为人类跨入21世纪面临的两个严峻挑战，是影响世界各国能源决策和和科技导向的关键因素。因此，高性能与多功能的新材料在当今社会的作用更加显著，并且是全球研究的重点。其中，催化材料作为材料的一个重要分支，由于它能够实现保护环境、简化工艺、缩短反应时间、提高产量、降低生产成本等一系列目的，已经成为绝大部分工业生产和工程技术必不可少的组成部分。然而与我国是材料和化学品生产大国的地位相比，催化材料的研究却相对落后。新的历史时期，以先进的催化材料促进资源节约和绿色化生产过程成为学术界和产业界必须要面对和解决的问题。过渡金属氧化物独特的氧化还原性质和相结构特性使其在新能源材料、绿色催化及污水处理等诸多领域都有着十分重要的应用。因此，制备一类价格低廉、性能优异的基于过渡金属氧化物的新型催化材料必将在解决能源危机和环境问题中发挥巨大的作用。本项目基于课题组长期以来在纳米复合催化材料的设计合成、功能组装、催化应用等方面的核心技术，进一步拓展其在原料价格、催化稳定性、原子经济性和绿色环保等方面的优势。在预研过程中，课题组已制备得到了一系列具有自主知识产权的特殊形貌、多级结构以及多种功能的新型纳米催化材料；掌握了其可控合成路线及功能修饰方法，初步研究了其组装原理及生长机制；同时，通过对材料进一步的再设计和再优化，促进其催化性能的进一步提升。在制备和产品应用领域积累了相关的技术和经验，形成了自主知识产权，为推动新型催化材料的实际生产、绿色化应用以及形成自己的催化剂品牌提供了必不可少的理论依据、实验基础和技术支持。
14.高强韧钢/镁合金跨尺度设计与制备技术（）专题：汽车用超高强钢先进制备技术及多尺度模拟
来源：国家863计划——参加
起止时间：
合同总额：68万元
负责人：康永林
简介：汽车用超高强钢的工艺-组织-性能计算模拟与制备技术任务。结合汽车用钢的再结晶、相变的相关研究，建立热轧-冷轧-退火的全过程晶粒尺度层次组织演变模型及再结晶、晶粒长大、相变等物理冶金模型；建立较为准确的预测宏观应力应变关系的微观力学模型；建立不同温度状态下宏观变形过程的材料本构模型，组织-性能对应关系模型的建立；新型汽车用钢（热轧-冷轧-退火-成形）制备加工全流程的宏观数值模拟研究分析；汽车用超高强钢原型钢的成分设计、热轧、冷轧及连续退火工艺与组织控制参数、组织转变规律以及加工成形性的特征与规律的研究与开发。
15.高强高韧铸造铝镁合金及其在大型复杂结构件中的应用（）专题：薄壁镁合金产品真空压铸的模拟仿真与优化、结构设计及缺陷预测与控制
来源：国家863计划——参加
起止时间：
合同总额：28万元
负责人：朱国明
简介：薄壁镁合金产品真空压铸的模拟仿真与优化、结构设计及缺陷预测与控制任务。突破高强、大型、超薄、复杂铸造铝镁合金及构件的组织调控和成形制备关键技术；设计开发新型轻质高强铝钪系合金材料和高强韧细晶改性铸造铝合金材料制备关键技术，实现大直径、高强度、轻量化汽车部件规模化生产；突破高强中温铸造钛合金和低成本铸造钛合金的设计制备核心技术；开发一种适用于多种腐蚀及高温应用环境的新型铁镍基特种合金材料，实现在我国重大工程及节能减排领域的工业化应用；建成具有国际先进水平的年产5000 吨以上的经济型高性能铁镍基耐蚀合金全流程产业化示范线。
16.超低铁损变压器用高硅电工钢开发——高硅电工钢磁性能控制技术 ()
来源：国家科技部863计划——参加
起止时间：
合同总额：100万元
负责人：杨
简介：基于轧制是合金板带最有效的制备方式、织构是影响硅钢磁性能的关键因素，以及国际上尚未实现高硅钢轧制法生产且鲜有高硅钢织构控制研究等背景，选择高硅钢薄带为研制对象，开发高效率低成本制造技术并形成完整的自主知识产权，铁损指标较目前工业生产高牌号高硅钢降低铁损，产品拥有突出的性价比优势。
17.基于反常霍尔效应的自旋电子材料微结构调控和电磁性能（）
来源：国家自然科学基金——重点项目
起止时间：
合同总额：304万元
负责人：于广华
简介：本项目力图解决在实现新型以霍尔自旋阀为基础的自旋电子学元件所遇到的一些基础性的问题。深入理解霍尔自旋阀中反常霍尔效应和磁各向异性的机理，并建立相关模型；优化出具有良好电磁性能的可以实现高输出信号、低矫顽力、高热稳定性的霍尔自旋阀材料。拟解决的关键科学问题是：（1）调控霍尔自旋阀材料磁各向异性，揭示其物理机制；（2）调控霍尔自旋阀材料中两铁磁层间的磁耦合，阐述其物理机理；（3）如何提高铁磁层的反常霍尔效应？界面散射如何作用于反常霍尔效应？霍尔自旋阀体系中内禀机制和外禀机制对反常霍尔效应的贡献。（4）如何实现利用电场来辅助操控霍尔自旋阀结构中的磁矩方向？（5）揭示界面原子结构、原子化学状态等界面行为及其与相应物理效应之间的关系，指导基于反常霍尔效应的新型自旋电子材料设计与制备，并优化其电磁性能。
18.一维半导体纳米材料与纳米器件的多场耦合损伤与失效研究（）
来源：国家自然科学基金——重点项目
起止时间：
合同总额：300万元
负责人：张
参加人：黄运华，闫小琴，顾有松，齐俊杰，廖庆亮等
简介：随着纳米功能器件从原型向实际应用的过渡，纳米器件的性能可靠性和安全服役问题成为越来越重要的课题。但纳米材料和传统的块体材料相比，在性能的稳定性及损伤失效方面显示出不同的特点，损伤失效机理也存在巨大的差异，传统的研究方法和评价方法已不适用于纳米材料领域。因此本项目拟针对纳米材料和纳米器件的实际应用，以一维半导体纳米材料和器件为研究对象，制备一维半导体纳米结构单元、组装纳米功能器件，通过原位研究、真实服役环境下研究及计算模拟理论研究方法，研究一维半导体纳米材料和器件在力-电-光等多场耦合下的损伤和失效，揭示一维半导体纳米材料的结构和性能的演变规律和失效机理，探索纳米材料和纳米器件失效的研究方法及可靠性评价方法，为纳米功能器件的实际应用和安全服役提供研究基础。
19.金属磁性材料（）
来源：国家自然科学基金—杰出青年基金
起止时间：
合同总额：200万元
负责人：姜
简介：我们拟针对半金属性钴基Heusler合金（例如 Co2FeAl、Co2FeAlSi等）进行研究。通过元素掺杂或多层薄膜结构，实现 Heusler合金薄膜材料的垂直磁晶各向异性。 系统研究这种垂直磁各向异性的影响因素及其物理机制。 探索 Heusler合金薄膜的 B2 或 L21 有序相的形成条件及机制，制备出同时具有高自旋极化率和垂直磁晶各向异性两个优点的新型磁性薄膜材料，这种材料将具有广阔的应用前景。
20.镧铁硅磁制冷材料动态腐蚀性能及其与磁性的关联（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：龙
简介：将La(Fe,Si)13 系列材料作为磁制冷工质用于制冷机中时，需要将材料放入作为热交换介质的去离子水中工作。有效防止La(Fe,Si)13 基材料在去离子水中、同时经历制冷机在制冷循环过程中温度变化以及磁化/退磁变化环境下的腐蚀，是La(Fe,Si)13 系列材料应用急需解决的问题。本项目研究1:13 相、LaFeSi 相和La5Si3 相单相材料在水介质中的极化特性，腐蚀反应等腐蚀行为；研究La(Fe,Si)13 系列材料在去离子水-磁化/退磁-温度循环变化体系中的腐蚀破坏机制；合金元素对大磁熵La(Fe,Si)13 材料腐蚀性能的影响、一级磁性相变与材料腐蚀疲劳的相关性以及材料腐蚀后磁热效应的变化， 弄清影响La(Fe,Si)13 系列材料腐蚀的主要因素，揭示腐蚀破坏机制以及腐蚀和磁性能相关性，为La(Fe,Si)13 系列材料实用提供科学依据，并且丰富稀土合金的腐蚀数据库。
21.多元组织因素和力性参数对粉末高温合金裂纹扩展速率的综合影响规律（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：董建新
简介：高损伤容限粉末高温合金研发乃当今我国航空发动机之急需。裂纹扩展速率又是表征损伤容限性能的重要指标，而如何把以往对高温合金裂纹扩展速率的单一因素和分散性研究转变为多因素综合分析，建立一种多参数综合分析裂纹扩展速率的方法，又是一项艰巨和更为重要的选题。本项目提出和设计了一种多参数综合分析粉末高温合金裂纹扩展速率的方法，通过系统实验设计并经数据处理，再利用多元回归数值计算的综合分析手段，建立裂纹扩展及其过程与多元组织因素定量关联规律。为高损伤容限的合金设计及材料工艺制定提供实验和理论依据。
22.有机非线性光学材料的微纳米结构制备和性能研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：杨
简介：微型化已成为当前光电子器件重要的发展方向。具有大的非线性光学效应的有机微纳米结构在光波导、化学传感器和有机激光等器件的制造方面具有广阔的应用前景，是近年来光电子技术和器件的研究热点之一。本项目将以具有优良非线性光学性能的有机吡啶盐和D-π-A型共轭盘状有机分子为基础，通过引入氢键、手性、液晶性等方法来设计合成有利于构筑微纳结构的分子结构单元。进而运用超分子自组装技术，借助分子间、分子与基底间的相互作用，获取具有特殊尺寸和特定形貌的有机微纳米结构。通过荧光发射、二次谐波产生、Z扫描技术等手段研究有机分子和微纳米结构的光电性质。筛选性能优良的非线性光学材料，探索构筑二维乃至三维有序体系的实验条件和方法，制备有序化阵列乃至图案化的微纳米结构并制作光波导等微型光电子器件。
23.纳米粒子-聚合物-蓝相液晶复合显示材料的制备及性能研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：83万元
负责人：何万里
简介：蓝相液晶由于具有光学各向同性和快速的电光响应等特性，因而被誉为下一代液晶显示材料。为改善蓝相显示材料的使用温度范围以及综合电光性能，本项目在前期优化母体材料研究的基础上, 结合聚合物网络和无机纳米粒子等共同作用于稳定蓝相液晶，以期获得实用性强的蓝相液晶显示性能，如低驱动电压和零迟滞性能等。同时，通过掺杂功能性纳米粒子，赋予蓝相液晶在磁响应、光响应等方面的新性能，以拓展蓝相液晶材料的应用领域。
24.Ti-V基储氢合金合金相关系和相稳定性研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：郭翠萍
简介：以Ti-V-X(X= Cr、Mn、Fe、Zr、Co、Pd、RE等) 及H组成的合金体系为主要研究内容，对储氢性能起重要作用的BCC基体相、C14型Laves相及其它合金相的成份、晶体结构、相关系和各合金相在基体相中的分布状态等进行实验研究和分析；利用基于第一性原理的VASP软件研究Ti-V-X(X= Cr、Mn、Fe、Zr、Co、Pd、RE等)及H组成的合金体系中相关多元合金相以及氢化物的晶格参数、形成焓等，分析元素择优代位和相稳定性；对相关合金体系进行热力学优化，建立多元Ti-V基储氢合金热力学数据库；并在此基础上，讨论和分析金属间原子置换或替代机理和规律，研究合金元素之间的置换或替代对合金储氢性能的影响。为探索和设计具有较好储氢性能的Ti-V基储氢合金提供坚实的理论数据，对研发新型Ti-V基储氢合金具有重要的理论意义和实用价值。
25.过渡金属氧化物薄膜的界面重构及其对称性约束效应 （）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：詹
简介：过渡金属氧化物异质界面以其丰富的物理内涵和独特的电子性能成为近年来凝聚态物理与材料研究的前沿之一。氧化物中原子构型的界面过渡区很小，在界面处通常会发生比较明显的化学与结构调整，即界面重构，并显著影响界面的电荷转移、晶体场分裂、磁交换作用等电子过程，使界面的电子性能对界面重构非常敏感。因此，在探索电子强关联系统中的新现象、发展氧化物基的新器件的研究进程中，界面重构的精确实验测量是必经之路。本项目以晶体与界面的对称性为主线，综合应用先进电子显微学方法与第一原理计算，通过测定一系列氧化物薄膜与异质结构中的界面原子构型，总结界面重构的点对称性约束效应、应变效应、以及尺寸效应，建立氧化物界面重构的基本规则，并结合理论分析与物性测量建立界面重构与电子结构及物性的相互关联。研究结果不仅将为探索电子强关联系统中的新现象与设计新的功能元器件提供重要参考，而且将丰富界面物理与化学的研究内涵，促进学科增长。
26.铁电材料对FePt薄膜垂直磁各向异性调控机理的研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：国家自然科学基金——面上项目
合同总额：80万元
负责人：姜
简介：FePt合金薄膜具有高的垂直磁各向异性，可以带来高热稳定性，从而克服超顺磁效应的影响，因此有希望成为下一代垂直磁存储介质材料。然而，FePt薄膜的矫顽力很大，需要非常强的外加磁场才能改变其磁化取向，即写入磁场过高，这严重阻碍了其实际应用。研究表明，FePt薄膜的磁各向异性强度随晶格尺寸的变化呈单调变化。基于这一特性，我们期望在本基金的支持下，采用理论与实验研究的方法，利用铁电材料在电场作用下的晶格常数变化对垂直磁各向异性的FePt薄膜施加应力，诱导其晶格常数的改变，从而实现电场调控下FePt薄膜的磁各向异性强度的可逆变化。通过本项目的研究，可以大幅度减小FePt薄膜的垂直写入磁场强度，使其满足垂直磁存储介质材料的要求。
27.含硒多肽聚合物的合成及其响应性自组装行为研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：83万元
负责人：马
简介：FePt合金薄膜具有高的垂直磁各向异性，可以带来高热稳定性，从而克服超顺磁效应的影响，因此有希望成为下一代垂直磁存储介质材料。然而，FePt薄膜的矫顽力很大，需要非常强的外加磁场才能改变其磁化取向，即写入磁场过高，这严重阻碍了其实际应用。研究表明，FePt薄膜的磁各向异性强度随晶格尺寸的变化呈单调变化。基于这一特性，我们期望在本基金的支持下，采用理论与实验研究的方法，利用铁电材料在电场作用下的晶格常数变化对垂直磁各向异性的FePt薄膜施加应力，诱导其晶格常数的改变，从而实现电场调控下FePt薄膜的磁各向异性强度的可逆变化。通过本项目的研究，可以大幅度减小FePt薄膜的垂直写入磁场强度，使其满足垂直磁存储介质材料的要求。
28.多重响应两亲性聚合物的分子设计、自组装及性能研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：王国杰
简介：聚合物自组装纳米粒子作为载体材料在生物医药及纳米技术领域具有广阔的应用前景。本项目将通过分子设计，有机高分子合成反应制备新型两亲性智能聚合物，这种聚合物在水中可自组装形成纳米胶束。这种聚合物分子具有光、温度及pH响应特性，在上述外场作用下，聚合物纳米结构发生改变，进而可调控聚合物纳米粒子的可控释放性能。这种聚合物纳米材料在可控释放载体材料、响应性纳米器件等方面将具有重要的应用价值。
29.一维纤锌矿半导体材料的光电探测器件及应变调制研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：闫小琴
简介：宽帯隙纤锌矿半导体材料(ZnO﹑GaN等)已经被广泛应用于光发射和光电探测器件等领域。同时这种纤锌矿结构没有对称中心，具有独特的压电性能，赋予了这类材料优异的光电/压电耦合特性。相比块体材料，一维结构的纤锌矿半导体材料具有缺陷密度小﹑载流子传输性能好﹑机械力学性能优良及易于集成纳米器件和系统等优势，已经成为令人瞩目的研究热点。本项目利用宽帯隙纤锌矿半导体材料独特的光电和压电耦合性能，研制基于这种一维材料的肖特基型和PN结型的柔性光电探测器件，并调制器件界面或结区载流子的分离率，提升光电探测器件性能；重点研究光电/压电耦合效应和对能带调控的规律，以及提高探测灵敏度的机制。创新之处在于利用单根或水平方向取向多根的一维纤锌矿半导体材料制备柔性光电探测器件，应变调制器件的性能，提高灵敏度到%、缩短响应时间为毫秒（ms）级。
30.高应变速率下高锰钢相变诱发塑性的晶体学研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：杨
简介：高应变率下金属的形变逐渐不均匀，破坏的典型形式是形成绝热剪切带，剪切带的形成伴随局部区域出现高度取向择优，通过连续式动态再结晶方式或因绝热升温再激冷发生相变形成白亮带，并继而诱发裂纹。新型高锰TRIP钢具有优异的强塑积值，优于TWIP钢的高应变量下的加工硬化能力，适合于汽车高速抗冲击结构件的应用。本申请计划从晶体学的角度、研究高速变形条件下相变诱发塑性（TRIP）过程在绝热剪切带形成中的作用及可能出现的多次增韧性。具体讲就是研究：高速下均匀变形时的TRIP行为，由TRIP组织过渡到ASB、再从ASB内组织演变直至断裂机制过程；同时考察合金成分、初始组织、形变方式对TRIP机制下的ASB形成的影响；在理论上揭示高应变率下相变诱发塑性在绝热剪切带形成中的机理，在应用上优化出工艺参数及成分，为新型高锰TRIP钢在汽车上的应用及控制方法提供依据。
31.高迁移率高分子材料及其场效晶体管的关键科学问题（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：75万元
负责人：王丽萍
简介：共轭高分子及其场效应晶体管是一个重要的前沿研究领域，具有广阔的应用前景。本项目针对该领域的关键科学问题开展研究，在聚合物场效应晶体管（PFET）器件制备工艺方面取得突破，降低共轭高分子与金属电极间的接触电阻，探索制备高性能、稳定的PFET器件的有效方法；研究高分子的分子结构、聚集态结构与载流子传输性能的内在关系，对载流子传输性能有更深层次的认识，取得具有自主知识产权的创新性研究结果，为共轭高分子传输材料的设计提供理论指导。
32.选择反射波宽可电场调控的纳米聚苯胺/液晶复合材料的制备及性能研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：丁杭军
简介：具有宽波反射的手征性向列（N*）液晶材料在一维光子晶体、液晶显示器的光增亮膜、建筑节能薄膜、军事上的红外屏蔽和激光屏蔽等方面具有重要的应用前景。如何设计和制备电场可控的N*相液晶薄膜是液晶材料领域一个重要的研究方向，有着重要的理论意义和实用价值。本项目中我们将制备一系列性能、尺寸、形貌不同的导电聚苯胺（PANI）纳米材料，将其分散于各向介电常数为负性的N*相液晶中，制备具有性能稳定的选择反射波宽电场可控的纳米PANI/液晶复合材料。研究纳米PANI与液晶分子之间的相互作用规律，揭示在电场作用下PANI纳米材料在复合材料的N*相中的运动规律及对液晶反射特性的影响机理，为拓展宽波反射材料的设计方法和PANI纳米材料在液晶领域中的应用提供实验支持和理论指导。
33.铜包铝和长碳纤维层状复合材料压力充芯连铸精密成形技术基础（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：吴春京
参加人：刘增辉，张建宇，崔新鹏，曾祥勇等
简介：信息传输的频率很高，根据“趋肤效应”原理，高频信号仅集中在导体的表面传输，所以铜包铝复合导体具有与纯铜导体完全相同的高频传输性能。为了提高导体的抗拉强度和减少其密度，本项目提出一种制备铜包铝和长碳纤维复合材料的新思路：采用“连铸”制备铜管，同时向铜管中“充芯”铝液和长碳纤维，加压使铝在“压力”下凝固，使铜管被“压出”，形成铜包铝和长碳纤维复合材料。其特点：①生产率高，在连铸铜管的同时，充填芯部铝液和长碳纤维，直接进行复合，适合于制备高强度低密度复合材料；②铜、铝与碳纤维界面结合状态好，铜管的内壁在成形脱离内结晶器后，直接与充芯的铝液接触，界面无氧化物和油污；③碳纤维在导向管中被加热粗化，铝在压力下凝固，易实现铜、铝与碳纤维复合界面组织的控制。本项目重点研究铜包铝和长碳纤维压力充芯连铸成形过程中传热传质规律，界面质量及其影响因素，工艺参数的合理匹配与控制，确定技术原型，为工业应用奠定基础。
34.多级组装复合相变材料及其功能分区与协同强化（ ）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：王
参加人：谭
简介：余能废能约占燃料总消耗量的30%以上，对其有效回收和再利用，是节能降耗和减少热污染的最有效途径之一。因此，应用于潜热储能等余能废能利用技术中的关键支撑材料，近年来成为备受各国学者关注的研究热点。本课题以复合相变材料为研究对象，针对该类材料载体基质与工作物质易发生相分离、热能利用率低下等关键科学问题，提出了利用多级组装实现功能分区以协同强化热存储与热传导功能的新思路，即通过设计制备微纳尺度可调的多层空心结构及其连通各层的纳米尺度能量通道，构筑既独立存在又功能耦合的“储能区”和“传导区”，从而使各区功能最大化，获得高蓄能-高导热-自定型等优势兼容的一体化新型复合相变材料。项目的意义在于提出构建复合相变材料独特多级结构的新方法；拓展一类兼具高储能和高传导性能的新型复合相变材料；揭示储能与传导功能的耦合及优化原则；为新型复合相变材料的应用推广提供数据支持。
35.超离子导体Cu2-xS系列化合物的组成与微结构调控及其热电性能增强机理研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：张波萍
参加人：葛振华，时
亮，赵笑昆，张代兵，韩成功，张丽娟等
简介：超离子导体硫化铜(Cu2-xS, 0≤x≤1)系列化合物的电导率高, 对应x值从1变化到0具有可控的禁带宽度, 有望成为环境友好、性能优异的低成本热电材料。本研究拟采用机械合金化和水热法合成化学计量比与形貌可控的硫化铜纳米粉体, 采用放电等离子烧结技术制备块体热电材料。系统研究硫化铜系列化合物的化学计量比成分与结构的可控制备工艺, 揭示其反应过程及合成机理；阐明调控化学成分、元素掺杂、微结构对超离子硫化铜导体的相结构、禁带宽度以及热电性能的影响规律, 重点通过协调声子与载流子的输运与散射特性, 在提高Seebeck系数的同时降低热导率, 揭示超离子导电材料高电导和低热导共存的微观机理以及电热输运机制, 为进一步提高硫化铜体系热电性能和寻找新的热电体系提供理论依据。
36.Pt/Heusler合金/MgO基垂直磁各向异性薄膜的制备及磁各向异性机制的研究（30357）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：徐晓光
简介：由于具有高自旋极化率和高居里温度的半金属材料可以大幅度提高隧穿磁电阻效应，它已经成为磁电子学领域的研究热点之一。目前所有已知的半金属薄膜材料均呈面内各向异性。这种面内各向异性薄膜在加工成纳米尺寸后，会出现磁卷缩或涡旋磁畴，从而造成所存储信息的丢失。因此申请人所在的研究组已经开始着手研究如何实现具有垂直磁各向异性的半金属薄膜材料。通过我们的前期研究，目前已经初步获得垂直磁各向异性的Co基Heusler合金薄膜，但其性能还有待进一步提高，特别是其垂直磁各向异性的形成机制尚不明朗。我们拟借助本项目的支持，在前期工作的基础上, 结合实验和第一原理电子结构研究，提高Pt/Heusler合金/MgO多层膜的半金属性和热稳定性，并针对其垂直磁各向异性形成机理进行研究。
37.(□,Ce)(Co,Fe)4Sb12方钴矿热电材料体系的相平衡与相稳定性研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：81万元
负责人：李长荣
参加人：陈思成，程慧静，刘
简介：Ceδ(Co,Fe)4Sb12方钴矿热电材料具有晶格孔洞填充和框架原子取代双重效应，可以认为是由□Co4Sb12和CeFe4Sb12形成的化合物固溶体。通过填充和取代的组合优化，实现电子和声子输运的协同调控，显著降低晶格热导率，而且表现出由n型向p型的逐步过渡。本项目拟针对由此构成的Ce-Co-Fe-Sb四元体系，研究Ceδ(Co,Fe)4Sb12化合物固溶体稳定存在的温度－成分空间，以及不同合金成分时的相平衡与相组成；研究□Co4Sb12–CeFe4Sb12体系中填充元素Ce和代位元素Fe的溶解度，以及可能存在的溶解度间隙和Spinodal分解范围等。通过热力学优化评估，构建Ce-Co-Fe-Sb四元系热力学数据库，取得相平衡计算和相组成设计的紧密关联，进而为(Ce,Yb)δ(Co,Fe,Ni)4Sb12双填充双取代方钴矿热电材料体系的合金设计、组织控制和工艺优化提供实验数据和理论依据。
38.致密、具有保护性的腐蚀产物膜析出动力学机制的研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：高克玮
简介：针对CO2捕集、储运以及油气行业中存在的CO2腐蚀现象，研究CO2腐蚀产物膜的形成过程和机制。以跟踪观察CO2腐蚀产物膜的主要成分FeCO3的形核、长大过程为研究重点，弄清CO2腐蚀产物膜的生长过程；考察温度、CO2分压、溶液pH值、钙离子、氯离子浓度等环境因素的作用，阐明多层膜形成的顺序及控制因素，建立形核、长大动力学过程与形成致命、具有保护性CO2腐蚀产物膜之间的相关性。对比研究低压、超临界CO2条件下FeCO3形核、长大规律，澄清超临界CO2条件下腐蚀速率明显增大的原因，进一步揭示超临界CO2腐蚀的机制。
39.力-环境耦合下脆性薄膜失效的机理（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：庞晓露
参加人：杨会生等
简介：薄膜失效造成的器件罢工或设备报废经常发生，近年来高、精、尖的电子信息器件对薄膜材料的依赖更把其服役的安全和可靠性提到新的高度，但国内外研究服役环境对薄膜失效的促进作用还很少，尤其是对脆性陶瓷薄膜。因而研究力-环境（温度、湿度）耦合对脆性薄膜材料开裂的规律和机理不仅在理论上有着重大意义，而且对提高服役安全性有着很大的帮助。本申请将通过多场耦合条件下环境促进表面和界面断裂失效的宏观研究及纳米压痕、原子力显微镜下的原位观察，达到如下目标：
弄清湿空气促进脆性薄膜表面和界面裂纹扩展的规律；
弄清不同温度下的水分子在裂纹尖端、膜基界面的活化作用机理；
弄清应力状态和应力水平对脆性薄膜表面和界面裂纹形核、扩展的影响；
澄清多场耦合下脆性陶瓷薄膜失效的规律和机理。
40.有机半导体径向异质结一维纳米材料的制备及其光电特性研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：徐新军
简介：一维有机半导体纳米材料由于具有许多独特的光电特性因而在纳米光电器件领域有着美好的应用前景。目前，绝大多数有关一维有机半导体纳米材料的研究工作主要是围绕着单一化合物生长得到的同质结构开展的。然而，同质一维有机半导体纳米材料在光照下产生的激子一般不容易发生有效的电荷分离，导致其光电活性通常较差。为了解决此问题，我们计划合成具有特定结构的有机电子给/受体材料，通过其分子间的反应或相互作用，制备出具有径向异质结结构的一维有机半导体纳米材料。此异质结由电子给体-纳米级绝缘间隔-电子受体所组成，一方面可以增大电子给/受体的接触界面，另一方面可以抑制界面处电子的回传过程，从而改善纳米材料的光电活性。研究此种径向异质结一维纳米结构的光电性质。通过调查影响此种径向异质结一维纳米结构形貌的因素，了解并掌握调控其形貌的手段，探索径向异质结一维有机半导体纳米材料的组成及结构与有机光电器件性能之间的关系。
41.密排六方结构金属多重孪晶再结晶晶体学织构弱化机制及控制因素研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：25万元
负责人：孟
简介：以提高密排六方结构金属薄型材深加工能力为应用背景，系统研究六方结构金属多重形变孪晶再结晶弱化织构机制。众所周知，孪晶区别于基体突变新取向，并增殖新界面，六方结构金属形变孪晶种类多样，变体丰富，适当应变条件下多重出现。在此基础上探索形变和退火或温形变参数以获得弱/随机织构，这是c/a>1.60 金属如镁合金薄型材深加工的需要，也是c/a<1.60 金属如核反应堆用锆合金改善氢化物取向提高服役寿命的需要。选择镁合金和锆合金作为研究材料，系统研究形变孪晶的影响参数，孪晶静/动态再结晶晶体学行为，孪晶再结晶形核机制及晶界演变规律、再结晶织构的形成规律，进而考察孪晶再结晶组织演变规律，为生产弱/随机织构以及均匀细小组织的六方结构金属薄材提供理论依据，对于提升材料使用空间有明显的工业应用价值。
42.纳米润滑粒子与轧制变形表面交互作用及模型研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：82万元
负责人：孙建林
简介：本项目以纳米轧制液为研究对象，首次建立纳米轧制液润滑模型，从摩擦学角度研究纳米粒子的润滑机理。然后借鉴传统乳化液润滑油膜厚度、压力模型，建立轧制变形区纳米轧制液润滑模型，分析纳米膜厚度，纳米粒子浓度、纳米膜压力等在轧制变形区的变化，探讨纳米膜形成机理及作用形式；揭示纳米粒子的润滑机理。该项目对研究纳米润滑技术具有直接的指导意义与推动作用，而且在节能减排方面也潜在着巨大经济效益，具有极高的理论及应用价值。
43.叠层介孔导电凝胶多选择性氧化还原体系及体内能量转换的研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：80万元
负责人：郑裕东
参加人：宋文辉，仇卫华等
简介：设计新型叠层介孔导电凝胶多选择性氧化还原型体内能量转换器件原型结构，并制备高电化学活性的介孔纳米银/凝胶态阴极膜电极，研究其在葡萄糖存在的条件下催化氧的还原反应条件，同时建立其对多种生物分子的选择性透过和扩散过程控制机理和模型；其次研究和制备梯度介孔结构活化纳米碳/催化剂/凝胶态阳极膜电极，揭示其对生理环境中几种还原剂选择性电化学催化活性和电子迁移的影响关系和规律；并探讨膜电极的负电阻效应对阳极电子储存和提高电子迁移率的作用和相关机理；最后采用原位一体化叠层制备工艺，构建阴极膜/电解质膜/阳极膜的整体结构能量转换器件原型，研究其在模拟生理环境中的电极电势、电流密度和输出功率，并对体系和反应产物进行生物安全性评价，为植入体内能量转换器件的应用提供实验基础和数据。
44.高自旋极化率钴基全Heusler合金薄膜材料的低温有序化转变研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：国家自然科学基金——面上项目
合同总额：75万元
负责人：姜
简介：半金属Heusler合金由于具有近100％的自旋极化率而成为一种具有重要应用价值的软磁材料。它可以大幅度提高自旋电子器件的磁电阻值。全Heusler合金的结构有序化程度强烈影响其自旋极化率，例如Co2FeSi合金在结构无序时的自旋极化率与普通磁性金属相似，而其在L21有序态时的理论自旋极化率则高达100%。目前大部分钴基全Heusler合金材料的有序化转变温度都在400 oC以上，即材料制备后必须经过400 oC以上的退火才能够实现结构有序。我们拟借助本项目的支持，以Co基全Heusler合金薄膜为研究对象，从实验角度，系统研究缓冲层、稀土掺杂及超晶格结构等因素对有序化转变的影响规律，目标是获得低温有序的Heusler合金薄膜材料。这种材料在自旋电子器件中应该具有广阔的应用前景。
45.新型锆基核结构材料的相组成与相稳定性研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：65万元
负责人：杜振民
参加人：郭翠萍，刘金明等
简介：本申请以核反应堆中使用的新型锆基结构材料、主要由Zr、Sn、Nb、Fe、Cr、Ni、Cu、Mo、V、Al等元素组成的合金体系为研究目标，对多元锆基α固溶体中析出的纳米尺度第二相（含Nb富集区、β-Nb、亚稳和稳定金属间化合物等），尤其对力学性能和耐腐蚀性能起重要作用，并与基体共格程度高的各类金属间化合物的晶体结构、成分及相关系等进行实验研究和热化学分析；利用CALPHAD技术，对重要合金体系进行系统的热力学评估和优化，建立精确的锆合金热力学数据库；研究添加不同合金元素可能形成的稳定和亚稳析出相的种类、成分、相稳定性，确定多元锆基合金体系的相关系、溶解度间隙和调幅分解的成分范围、各类亚稳和稳定析出相的析出量、析出驱动力和各相之间的转变温度、转变驱动力等；精确设计新型锆基核结构材料的成分及热处理工艺；探讨以调幅分解组织为主的新型锆合金的可能性。为新型锆合金研发提供坚实的理论基础。
46.用于空间太阳能直接泵浦激光器的新型微纳结构透明激光玻璃陶瓷的研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：60万元
负责人：王树明
参加人：徐桂英，李青彬等
简介：激光材料是激光技术发展的核心和基础。本项目以空间太阳能激光传输介质材料的制备与性能调控为目标，围绕稀土离子掺杂核-壳微纳结构碱土硼/钨酸盐玻璃陶瓷材料微结构的特殊性和激光产生与传输对微结构的敏感性开展创新性研究。研究采用外场(电场、磁场)诱导顺次析晶热处理技术制备具有芯-壳包覆结构的透明玻璃陶瓷激光工作物质材料；探索相关体系基础玻璃在外场扰动下核-壳微结构的形成与演化规律，以及这种特殊微结构与材料激光性能、热导性能的关系。开发一种兼具优异激光性能和良好热导性的新型激光工作物质材料；为实现激光玻璃陶瓷材料微结构与性能的有效调控，获得大尺寸、高性能、低成本、环境友好的激光透明材料提供一新途径，以期为高能固体激光系统的发展和应用提供材料支持。
47.晶体结构对亚铁铝尖晶石中Fe2+价态稳定的影响机制（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：60万元
负责人：陈俊红
参加人：李
简介：因Cr6+具有强致癌性，年用量近50万吨的水泥窑用镁铬砖已被“十二五”列为重要的Cr6+污染源。替代镁铬砖、实现无铬化已成为非常紧迫的任务；而我国的无铬化研究虽已20余年，但一直未能有效突破。镁铁铝砖作为无铬化的方向，其性能严重受制于Fe2+向Fe3+的转变。低温稳定态的Fe3+，高温时变为Fe2+，而温度降低时又变回Fe3+，价态变化导致了镁铁铝砖性能的急剧劣变。为从结构上揭示Fe2+变价的机制、实现在亚铁铝尖晶石结晶过程中对Fe2+的强化稳定，本项目从理论计算入手，对合成工艺与阳离子分布、八面体位铁离子数与Fe2+稳定、Mg2+的择位替代及对Fe2+稳定的影响等进行研究，以建立结构、工艺参数与Fe2+稳定的相关性，完善反应烧结的合成理论。该项目的实施对合成亚铁铝尖晶石、强化Fe2+的价态稳定以及对耐火材料学科的发展都是非常重要的，而且也将彻底解决水泥产业几十年来的铬污染难题。
48.高氮奥氏体不锈钢高温低塑性区形成的微观机制（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：60万元
负责人：李静媛
参加人：王一德，陈雨来，韩
简介：高氮奥氏体不锈钢具有节镍、高强、耐点蚀等特点，但由于其热加工性能较差，因此生产应用受到了限制。研究发现氮加入奥氏体不锈钢后，易造成高温塑性低谷（亦称高温脆性），即在900-1100℃附近塑性明显降低，而温度升高后塑性又上升的现象。本项目拟对此开展微观机理的研究。拟通过不同氮含量奥氏体不锈钢的热模拟试验，研究氮含量及均质化处理过程对热塑性影响的规律。在此基础上研究试验钢在升温过程中微观组织、碳氮化物、铁素体相、晶粒长大等方面的变化，并借助EPMA、XRD、SEM、TEM、俄歇能谱分析等方法，研究奥氏体晶粒内部和晶界的成分分布、铁素体相界周围原子浓度等方面的变化，并将其与合金元素及含量接近的Cr-Mn-Ni 系（无氮）奥氏体不锈钢进行对比，探明不同氮含量的奥氏体不锈钢出现该塑性低谷的温度区间及其形成原因。
49.Cf/SiC复合材料与钛合金复合扩散钎焊动力学与界面反应研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：60万元
负责人：黄继华
参加人：陈树海，张
简介：以具有重要应用价值的Cf/SiC复合材料与TC4钛合金耐高温连接为背景，研究一种基于复合钎焊和扩散钎焊（TLP ）复合工艺的低应力、耐高温连接技术——“复合扩散钎焊”技术。项目中将着重围绕Cf/SiC复合材料与钛合金复合扩散钎焊中所涉及的两个关键基础问题“扩散动力学”——连接层与钛合金母材间的扩散传质动力学和“界面反应”——连接层与Cf/SiC复合材料间及连接层内金属与陶瓷（TiC）颗粒之间的界面反应等开展系统研究，为Cf/SiC复合材料与TC4钛合金复合扩散钎焊工艺与组织/性能的优化控制奠定理论基础。
50.双对位给受体型共轭盘状分子的研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：60万元
负责人：杨
参加人：王
简介：给受体取代的共轭大环盘状分子的研究已成为当今新材料和新能源领域中的研究热点之一，但当前报道的此类分子的结构大多属于单重电荷转移类型。本申请项目旨在系统开发和研究一类具有双重电荷转移特征的双对位给受体型共轭大环盘状分子。通过设计并合成一系列具有不同盘核和给受体结构的具有双重电荷转移特征的共轭盘状分子，并向此类刚性盘核体系中引入长烷基链等扰动因素调节这些平面或近平面分子的堆积方式, 促使其形成盘状液晶相，从而构筑二维乃至三维的电荷转移体系。系统研究与此类材料的二维或三维电荷转移性质密切相关的光电性能如非线性光学性能、光电转换性能和电荷传输性能等。筛选具有优良光电性能的新材料用于制作光电器件如光限幅器件、光伏电池等，力争得到高性能的光电器件。在实验工作的基础上，深入研究分子结构和材料性能之间的关系，探索其内部规律。
51.ZrO2纳米晶的离子辐照效应研究 （）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：60万元
负责人：常永勤
参加人：陈
简介：目前用于核燃料的UO2、PuO2等具有放射性，立方相ZrO2与UO2、PuO2同构，但无放射性，且具有优良的抗辐照性能，这使得它成为研究核反应堆极端辐照环境中氧化物辐照行为的理想材料。纳米晶中高的晶界密度可吸收辐照缺陷，这将在核能领域发挥明显的优势。但目前关于ZrO2纳米晶辐照效应的报道非常有限。本项目拟通过调整离子辐照参数，如离子辐照剂量、离子能量、辐照温度等，研究不同条件下的离子辐照对ZrO2纳米晶的影响，分析辐照过程中晶粒尺度变化的原因、辐照损伤的程度、离子辐照后立方相ZrO2是否发生相转变及其稳定存在的机制。研究清楚纳米晶中高浓度晶界与离子辐照引入缺陷的相互作用，寻找到提高ZrO2纳米晶抗辐照性能的途径。此外，还将深入分析SRIM预测结果与实测结果出现偏差的原因并提出合理的修正方案。本项目的研究将不仅丰富纳米晶离子辐照效应的理论内容，也为纳米晶材料在核能领域的应用提供新的思路。
52.无取向电工钢磁性能时效机制研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：60万元
负责人：毛卫民A
参加人：孟
利，冯惠平等
简介：以明显降低大量无取向电工钢服役过程中的能耗为应用背景，系统研究微量非碳化物粒子在塑性变形过程中可能的溶解行为、后续退火中的固溶/再析出行为、第二相粒子形成元素的分布状态、以及后续的低温时效过程中借助作为扩散快速通道的界面、位错等晶体学缺陷的析出行为，并根据材料学和热力学原理细致探讨和阐述上述过程。在此基础上，探索非碳化物粒子对磁畴壁迁移的钉扎和对无取向电工钢磁性能时效过程的影响规律；分析研究钢板织构与磁畴壁迁移驱动力的理论关系，探索织构与时效过程中磁性能演变的基本原理，并阐述有利织构对抑制磁性能恶化的作用。本项目以研究非碳化物粒子变形溶解和低温借助缺陷析出，及织构对磁时效影响为特色和创新点；旨在为无取向电工钢的节能化发展提供新的理论基础和技术支持。
53.Bi2O3-TiO2体系中晶态材料的可控制备及其微波介电性能裁剪（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：62万元
负责人：张迎春
参加人：王树明，付宝建等
简介：Bi2O3-TiO2体系中存在多种晶体结构类型的晶态钛酸铋化合物，它们具有优异的光电、荧光、声光、光催化和压电等性质。但这些化合物多为亚稳相，不易制取，因此在该体系中开展晶态材料的可控制备并探索其在微波频率下介电性能的裁剪将对丰富微波频率下的电介质理论和探索新型高介微波材料有着重要的战略意义。本研究通过稀土掺杂、离子取代和多相复合等结构设计手段在Bi2O3-TiO2体系中探索焦绿石相Bi2Ti2O7、Sillenite相Bi12TiO20和Bi2Ti4O11相粉体和陶瓷的可控制备技术，系统研究该体系中结构基元[TiO]6八面体在不同晶体结构中的特点，探索该体系在微波频率下的介电性能，揭示该体系不同晶体结构类型与微波介电性能之间的内在联系，找到该体系中不同化合物微波介电性能裁剪机理及有效途径，探索新型高介电常数微波介质陶瓷材料。
54.火花等离子体放电制备高温合金细粉的量产化研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：60万元
负责人：葛昌纯
参加人：王树明等
简介：高推重比先进飞机发动机用的高温合金若用铸锭工艺制备，冷凝速度太慢，凝固组织粗大，偏析严重。因此，高推重比先进飞机发动机用的高温合金都是采用冷凝速度快，凝固组织细小，成份分布均匀的粉末冶金工艺制备。采用耐火材料的高温合金制粉或喷射成形工艺会带入外来夹杂物。等离子体旋转电极雾化制粉用等离子体炬中的铜电极会引入有害的异金属铜。改善粉末冶金高温合金涡轮盘质量的关键是避免外来夹杂物、异金属等污染和双晶粒组织结构的热处理。采用高温合金放电等离子体球化制粉，可以制备出20微米以下的高温合金细粉，消除夹杂物的有害性；工艺各有特点，关键的是都在制粉或喷射成型过程中不再接触耐火材料、陶瓷和异金属。因此，避免了引入外来夹杂物和异金属，以获得超洁净快速凝固无偏析的粉末高温合金。在保证超洁净高温合金各项指标都达到用户要求的基础上，优选低成本的技术为主要的产业化方案。
55.NiFe/Cu多层膜的织构形成机理和继承关系研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：55万元
负责人：陈
简介：NiFe/Cu 多层膜的层间耦合效应和巨磁电阻效应使其成为新一代磁记录材料，它的物理、化学性能与薄膜各层厚度、成分、界面结构、晶体学织构和应力等因素有密切关系。本项目用磁控溅射法制备各种NiFe/Cu 多层膜，用X 射线衍射和背散射电子衍射等实验方法研究巨磁电阻NiFe/Cu 多层膜的晶体学织构、微结构、取向差和显微组织形貌，在织构形成的择尤形核或择尤长大控制机制的框架下研究单层薄膜织构类型、织构随厚度的变化和多层膜中各层膜之间的晶体取向继承性关系。基于极图和取向分布函数的织构定量分析方法，考虑应变能和界面能对薄膜生长织构和再结晶织构的影响，在实验和理论计算基础上明确NiFe/Cu 多层膜的织构形成机制和演化规律、各层膜之间的晶体取向继承关系和薄膜织构对磁学性能的影响，建立薄膜材料的织构与性能关系理论基础，完善薄膜织构的研究方法，推动薄膜材料和器件研究和制造的进一步发展。
56.低合金耐候钢表面锈层在大气腐蚀过程中的演化（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：34万元
负责人：杨善武
参加人：梁国莉等
简介：低合金耐候钢抵抗大气腐蚀的能力源于其表面的保护性锈层。这一保护性锈层形成于腐蚀过程中，并将在腐蚀过程中发生演化。本工作将对腐蚀过程中锈层的性能变化进行跟踪监测，同时分析对应的锈层结构变化，明确决定锈层保护性的主要性能指标和结构因素。通过方法创新，将以单位厚度锈层的性能、结构取代以往的全厚度锈层数据。集中研究钢基体显微组织、内外锈层的相互作用、预腐蚀、锈层损伤、热震等以往被忽视的因素的作用，并通过锈层吸水-脱水试验等独创方法，获得对锈层演化更深入的了解。预期本工作完成后，将对保护性锈层在低合金钢表面的形成与演化，低合金耐候钢的适用范围获得第一手资料。对环境因素的影响、锈层损伤后的进一步腐蚀行为、锈层成分、锈层中腐蚀产物的组成、腐蚀产物颗粒的形成与长大、长期腐蚀行为的预测等方面获得有效数据，为低合金耐候钢的合理设计、合理应用提供理论基础。
57.化学成分对钢奥氏体动态再结晶影响规律的应变速率敏感效应与机制研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：39万元
负责人：刘国权
参加人：赵海涛，吴晋彬等
简介：微合金钢应用极为广泛， C、V、Nb等元素对钢的热变形行为和热变形显微组织起着极为关键的决定性影响。本项目申请人及其领导的研究组近来发现，钢中合金元素对热变形行为的影响规律具有一种明确的应变速率敏感效应：随应变速率增大或减小，钢中碳含量和钢的微合金化等对动态再结晶的促进或抑制作用可以向其反面转化（即由促进变为抑制，反之亦然）， 其物理冶金学原理或机制机理尚不清楚。故此立项，以系统深入地开展微合金钢化学成分对奥氏体动态再结晶影响规律的应变速率敏感效应与对应机制研究，揭示此类应变速率敏感现象的原理与本质。研究重点为物理冶金学原理与规律，可望填补国内外钢奥氏体再结晶研究领域的一些空白，丰富相关领域的物理冶金学内容，对于指导材料成分优化、热变形显微组织优化与控制具有重要意义。
58.连续相导电水凝胶的定向结构控制及生物电应答作用与机理（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：37万元
负责人：郑裕东
参加人：马衍轩，吴
简介：导电水凝胶具有可与生物组织通过生物电产生应答的理想界面，能调控蛋白质和细胞的黏附与生长，改善与生物组织的相容性和生物电响应。本项目表征和比较两类导电相网络结构的组分含量、制备条件、交联密度、溶胀特性、微观结构等与表面电位、阻抗、电流密度等的定量关系； 探讨不同结构和不同电性参数的导电水凝胶对蛋白质的吸附和解吸、细胞粘附和生长状态的影响，以及界面电位和界面张力变化，揭示导电水凝胶与生物体组织的生物电响应规律；研究比较两类导电水凝胶/内置电极对动物组织炎症反应的影响，提出并验证两种导电水凝胶体内外发生电荷传导和生物电应答的机理，并建立导电水凝胶结构与生物电响应的本构关系和电荷传递理论模型。为导电水凝胶在内置生物传感器电极、神经修复电极表面、人工神经等临床应用提供实验和理论基础。
59.新型智能催化材料的构筑及其在“一锅化”连串反应中的应用()
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：38万元
负责人：王
参加人：宋纪元等
简介：制备具有智能化特点的新型催化材料并应用于“一锅化”连串反应。主要研究包括：制备功能聚合物基材，研究其智能性的影响因素，实现基材的物性调控；通过化学键或超分子作用力等实现催化活性组分与基材的负载，探究基材与活性组分的匹配、有效识别和协同效应强化等原则；对智能催化材料进行分析表征，研究其智能响应性的影响因素和调控方法；通过研究材料的智能性、微区电子/几何/立体效应等可变因素对催化机理和性能的影响，构建并优化智能催化体系。
60.种子乳液法制备非球形聚合物颗粒：形貌控制和稳定性研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：36万元
负责人：杨
参加人：石
简介：非球形聚合物颗粒由于其独特的形貌和性质，在传感器、电子显示器件、光子晶体、流变研究、胶体模型等方面具有广泛的应用前景，其批量、可控制备是应用的基础。本项目拟采用种子乳液聚合法，在聚合过程中基于热力学和动力学控制方法，研究聚合物聚合反应和相分离过程，阐明聚合物微观相分离机制，揭示动力学控制规律，制备一系列处于不同相分离中间态的非球形结构颗粒，探索非球形颗粒稳定性问题，为非球形颗粒的应用奠定基础。
61.自旋转矩作用下的磁畴壁运动规律及其物理机制研究（）
来源：国家自然科学基金——面上项目
起止时间：
合同总额：39万元
负责人：姜
简介：本项目拟利用微加工方法制备出具有不同磁易轴取向的NiFe和TbCoFe纳米线。通过在纳米线的边缘处刻蚀出等距离的V形或凹形槽，使纳米线中形成分段的、被钉扎住的磁畴壁。通过改变纳米线的几何形状、尺寸和外加磁场方向，改变磁畴壁两边的磁化方向，形成“头对头”或“尾对尾”等不同的磁畴壁形态。系统地实验研究不同磁易轴取向纳米线中“横断”或“涡旋”磁畴壁形成机理和基本特征。研究这两种磁畴壁对自旋转矩效应的影响。实验研究纳米线中通入脉冲电流对磁畴形态、畴壁移动距离和移动速率的影响。结合理论计算，研究推动磁性纳米线中畴壁移动所需脉冲电流的密度和宽度、纳米线材料、形状及尺寸、外加磁场的大小和方向、磁易轴取向、磁畴壁形态、磁畴壁的移动速率和移动距离之间的相互关系。选择优化出能实现低临界电流密度的磁纳米线形状、材料以及脉冲电流参数。
62.稀土掺杂的硅氮化合物的制备、结构调控和发光性能 ()
来源：国家自然科学基金—面上项目
起止时间：6.12
合同总额：80万元
负责人：刘泉林
参加人：王明文，石琳，李红等
简介：目前缺乏综合性能优异的白光LED用红光荧光粉。稀土掺杂的硅氮化合物以[SiN4]或 [(Si,Al)(N,O)4]四面体为骨架，可形成丰富多变的结构类型,以及结构中可容纳多种阳离子形成复杂的固溶体，这为稀土离子发光中心提供了多样化的配位环境，可有效降低稀土离子最低5d能级，相应的激发和发射光谱红移。本项目旨在以CaAlSiN3和Sr2Si5N8结构基础上构筑的复杂固溶体为研究对象，系统研究不同晶体学位置可容纳的元素的种类和含量，以及对稀土配位环境和发光性能的影响。研究金属间化合物作为原料制备硅氮化物的中间反应过程，以及烧结工艺对氮化物晶粒生长的影响规律；协同组分和结构的研究，弄清制备工艺、组分和结构与发光性能的关系，调控源于稀土离子fd跃迁的激发和发射能量位置以及发光效率，满足白光LED用荧光材料的需要。
63.功能型石墨烯超原子的可控制备、结构与性能表征及应用研究（）
来源：国家自然科学基金——青年科学基金项目
起止时间：
合同总额：25万元
负责人：李
参加人：葛振华，赵笑昆，赵金仙，赵
磊，张丽娟等
简介：石墨烯是一种拥有独特的二维晶体结构和优异的物理性能的新型纳米材料, 具有重大的应用前景。目前国内外对该材料的研究处于高速发展阶段。为了探索石墨烯材料在纳米光电子领域的潜在应用价值, 需要对其进行量子化和功能化, 以克服其在常规溶剂中易团聚、分散性差, 形状和尺寸难以统一的缺点。因而, 本项目将开展功能型石墨烯超原子的可控制备、结构与性能表征和应用的研究工作。采用电化学方法一步实现石墨烯的量子化和功能化, 通过元素掺杂和化学修饰技术以及控制反应条件, 实现超原子尺寸、组分、形貌和光、电、热等物理特性的可控制备。研究超原子的尺寸、结构以及组分与其性能之间的关系, 探索其作为一种新型的碳纳米材料在纳米光电子领域的潜在应用。该项目的确立将为功能型石墨烯超原子材料的制备和应用提供新知识和新技术, 为研制新型器件提供新材料和新方法。
64.功能聚合物多层膜在调控金属增强荧光效应中的应用（）
来源：国家自然科学基金——青年科学基金项目
起止时间：
合同总额：26万元
负责人：马
简介：金属增强荧光(Metal-Enhanced Fluorescence)效应，是指当荧光分子分布在金属表面或其纳米结构附近时，其荧光发射强度相对于自由态的荧光发射强度大大增加的现象。由于金属增强荧光效应可增强低量子产率荧光分子的发光强度，从而实现其检测与分析，这种增强效应在生物分子(尤其是DNA)无损检测、荧光共振能量转移免疫分析等生物检测领域都有着广阔的应用前景。基于金属增强荧光效应对荧光分子与金属表面之间的距离的灵敏响应性，本课题拟将金属增强荧光效应与功能聚合物多层膜体系相结合，首先设计与合成一系列含有响应性基团的功能高分子，并利用层层自组装方法修饰在银纳米结构的表面以作为厚度可调的中间层，以此实现对荧光分子与银纳米结构之间距离的精确调控，致力于发展一种通过简单的外部操作来调节金属纳米结构的增强荧光效应的新方法，从而进一步拓展金属增强荧光效应的应用范围。
65.电流诱导原子有序、实现磁编码记录材料性能调控的研究（）
来源：国家自然科学基金——青年科学基金项目
起止时间：
合同总额：20万元
负责人：冯
参加人：李
宁，李宝河等
简介：高磁晶各向异性L10-FePt磁性薄膜具有极好的热稳定性和化学稳定性，可以应用于高密度磁记录和磁编码系统，但由于制备L10有序FePt需要高温退火，使其在国防等特殊领域的应用受到限制。本研究提出利用电流诱导FePt有序，进而调控FePt材料的磁各向异性和矫顽力，实现具有良好磁性能的垂直取向FePt/Au纳米复合薄膜。另外通过HRTEM、穆斯堡尔谱、分子动力学和微磁学模拟的方法，研究电流诱导FePt有序、实现性能调控的机理，建立金属多层膜中的高速电子流诱导原子有序化扩散理论。
66.长期加注贮存环境下2219铝合金FSW接头腐蚀行为研究（）
来源：国家自然科学基金——青年科学基金项目
起止时间：
合同总额：26万元
负责人：张
参加人：赵兴科等
简介：本课题主要研究长期加注贮存条件下2219铝合金FSW接头腐蚀特征及规律，腐蚀行为对贮箱焊接结构材料性能的影响，重点对2219铝合金FSW接头θ（Al2Cu）相偏聚行为、θ相对FSW接头力学性能的影响规律、及θ相在推进剂腐蚀介质中的演化机理等进行系统研究，最终实现焊接工艺的优化及接头耐蚀性的控制，为提高铝合金焊接结构的长期耐蚀性奠定理论基础。
67.Co磁性纳米颗粒/导电聚合物（PPy）复合材料的合成、调控及其吸波效能研究()
来源：国家自然科学基金——青年科学基金项目
起止时间：
合同总额：25万元
负责人：王海成
参加人：路丽英等
简介：磁性纳米颗粒/导电聚合物复合材料由于特殊的结构和优良的物理化学性能，在隐身技术吸波材料中有着重大的潜在应用价值。为了提高复合材料的电、磁性能，本研究在磁性纳米颗粒的前期工作基础上，采用铁磁性的纳米颗粒与导电性优良的导电聚合物进行复合，利用配体取代反应设计合成纳米颗粒/导电聚合物复合材料，提高复合材料对电磁波的高介电损耗和磁损耗，在较宽的频率范围内实现对电磁波的有效吸收；通过优化合成工艺，对复合材料的性能和微结构进行表征，分析研究合成工艺对纳米颗粒磁性及复合材料电磁参数的影响机理，实现磁性纳米颗粒/聚合物复合吸波材料在较宽频率范围内的电磁参量可控。
68.取向固定型盘状液晶作为有机光电材料的研究（）
来源：国家自然科学基金——青年科学基金项目
起止时间：
合同总额：26万元
负责人：王
参加人：苗宗成，张永明等
简介：源于分子能组装成有序相态的优势，盘状液晶材料被广泛地应用于有机光电器件中，因此盘状液晶材料的取向控制技术及取向固定技术孕育而生。本项目以多功能性的盘状液晶材料为研究出发点，通过有效地控制盘状液晶取向排列方式，并通过化学方法固定取向的排列方式，进而获得宽温度范围内稳定的、有序排列的盘状液晶材料。此类取向固定型盘状液晶材料的设计不仅考虑到了有序排列的长效稳定，还能充分地发挥盘状液晶易修饰、自组装、分子间电荷迁移率高等众多优势。不仅如此，本课题研究还将创新性地结合“点击化学”在能级可调、光吸收范围可调等优点，不断地扩展盘状液晶材料的应用领域。将所制备的新型盘状液晶材料联同所研究的盘状液晶取向控制技术、取向固定技术以及光电器件的制备工艺，拟研制的取向固定型盘状液晶光电器件，并综合评测其性能。揭示盘状液晶材料的化学结构、拓扑结构、排列方式等对光电器件整体性能影响的内在规律。
69.高灵敏磁阻薄膜材料中的界面散射研究()
来源：国家自然科学基金——青年科学基金项目
起止时间：
合同总额：25万元
负责人：李明华
参加人：韩　刚等
简介：军用地磁传感器要求材料不仅对地磁有较高的灵敏度，而且还要对地磁方向敏感。尽管在提高NiFe薄膜磁电阻变化率和磁场灵敏度方面做了大量的研究工作，但是磁阻薄膜的自旋极化电子的界面散射机制一直不是特别清楚。本项目以界面插入纳米氧化层和金属插层的NiFe薄膜为切入点，理论、实验研究相结合，在Ta/NiFe/Ta体系中寻找磁电阻变化率大且磁场灵敏度高的材料，探索增强自旋相关散射的途径。通过界面及相应的微结构的变化调控体系的晶格、自旋相关散射等，阐明界面散射的物理机理。这将为进一步提高AMR薄膜材料的性能，制备出具有高磁电阻变化率和磁场灵敏度的AMR薄膜材料以满足军事需求奠定理论和实验基础。
70.基于一维纳米材料的大面积强流发射冷阴极研究（）
来源：国家自然科学基金——青年科学基金项目
起止时间：
合同总额：20万元
负责人：廖庆亮
参加人：秦
简介：选取一维纳米氧化锌和碳纳米管作为电子发射材料，分别采用低温水热合成和低压化学气相沉积方法实现两种材料体系的大面积一维纳米材料冷阴极的可控制备；研究基于两种一维纳米材料的大面积冷阴极在高压脉冲电场中的强流电子发射性能，分析纳米发射体的尺寸、密度和结构、缺陷等因素对阴极强流发射性能的影响，建立发射体的形态特征与阴极强流发射性能之间的数值关系模型；提出具有最佳发射性能的阴极制备工艺路线，通过调控工艺参数提高纳米材料阴极的强流发射性能；采用基片处理与改性、发射体尖端沉积低逸出功金属或CsI 和表面等离子体处理等措施改善阴极的强流发射性能；表征一维纳米材料冷阴极的强流电子束发射过程，探索纳米材料的强流发射理论。研制发射电流密度高、性能稳定的一维纳米材料冷阴极作为强流电子束源，开展两种体系的纳米材料冷阴极在加速器以及高能微波电子器件上的应用。
71.具有光交联与光异构化作用的液晶光取向材料的制备及性能研究（）
来源：国家自然科学基金——青年科学基金项目
起止时间：
合同总额：26万元
负责人：曹
简介：设计并制备具有光致异构作用的手性环状齐聚物，研究分子结构和紫外光照射条件与其光致异构特性和旋光度的关系。同时设计并制备具有光交联反应基团的芳香炔类化合物（二苯乙炔类、二苯二乙炔类、双二苯乙炔类），研究分子结构和紫外光照射条件与其光交联反应程度、交联产物的分子有序性的关系。在此基础上，制备同一分子中同时具有上述两种基元的液晶光取向材料，研究其分子结构、旋光度和紫外光照射条件对其光异构化和光交联反应的二元协同作用和光取向层的分子有序性的影响规律，进而研究分子有序性对液晶分子的取向特性和电光性能的影响规律，并探索液晶预倾角的调控方法以及光取向机理。从而为液晶光取向材料的研究开辟一条新的途径。
72.陶复合材料用于高速列车制动盘和闸片及其摩擦行为研究（U1134102）
来源：国家自然科学基金——联合资助基金项目面上项目
起止时间：
合同总额：60万元
负责人：燕青芝
参加人：李清彬，韩永军等
简介：碳纤维增强的碳-碳化硅复合材料，即碳陶材料，既具备陶瓷材料耐高温、耐腐蚀、抗热震、抗氧化的特性，又克服了陶瓷的高脆性和裂纹敏感性，在高温下表现出良好的抗热冲击性能和摩阻性能，是较为理想的高温摩擦材料。本项目拟对现有碳陶材料进行涂层预处理，制备出具有不同热物理性能、力学性能和抗氧化吸湿性能的复合材料；将复合材料组合为制动盘和闸片摩擦配副，在模拟高速列车制动工况条件下进行材料试验，通过测试过程和终态信息参数及微观组织观察，研究碳陶材料的盘片匹配性；确定影响材料摩擦稳定性的因素；阐明碳陶材料在制动工况多因素耦合作用下的损伤机理和失效模式；建立碳陶材料的环境性能表征方法和数据库，指导材料在高速列车制动部件上的结构设计和应用。
73.COREX冶炼工艺的煤裂化机理研究（）
来源：国家自然科学基金——宝钢联合基金
起止时间：
合同总额：36万元
负责人：杨
参加人：王
简介：COREX是现有熔融还原方法中的主要工艺流程，宝钢引进的C-3000是世界上迄今为止最大的非高炉炼铁生产装备。从目前实际的生产情况来看，存在着煤耗过高，预还原率偏低，焦炭用量偏高，粘结现象严重等问题。为了解决上述问题，拟研究不同煤质中有机官能基团的组分和数量，煤中金属元素的赋存形式和焦油催化转化机理，以解决煤种的选择和配煤的优化问题，提高块煤的利用率，减少焦油的产出；拟研究在熔融气化炉中，块煤裂化和成焦机理，产生物和还原气氛对不同还原度块矿（或球团）深度还原过程的影响，块煤所生成的焦炭和外部加入的焦炭在炉内劣化过程对炉况的影响，以减少焦炭加入量，降低煤耗，提高生产效率；拟研究熔融气化炉温度场和流场的数学建模方法，实际生产数据的统计建模方法，并通过半物理仿真技术，优化工艺参数，指导工业生产实践。通过本项目的研究，将为C-3000提出新的用煤指标体系与配煤方案，扩大煤种选择范围，降低煤耗；建立块煤劣化的测定标准，为C-3000采用合理焦比提供理论依据；建立C-3000工艺流程的统计与数值仿真模型，为提高喷煤量，降低能耗提供优化参数。
74.纳米导电水凝胶的自组装定向结构控制与生物电响应研究与应用（）
来源：国家自然科学基金——国际（地区）合作与交流项目合作交流
起止时间：
合同总额：8.9万元
负责人：郑裕东
参加人：宋文辉，马衍轩等
简介：针对国内外导电水凝胶研究存在问题和前期工作基础，依托在研自然科学基金项目，以及英方合作者的优势和研究背景，该中英合作课题旨在通过双方合作交流，将碳纳米管、导电高分子纤维等刚性纳米纤维通过自组装等方法在水凝胶中形成连续取向结构，获得优异电性能的导电水凝胶 。并对自组装纳米纤维复合拉胀水凝胶进行结构表征与电响应性能测试。建立研究导电水凝胶与蛋白质和细胞产生微电场和表面电位变化的实验方法；揭示导电水凝胶对蛋白质和细胞产生生物电作用和传导的响应关系规律。 摸索和建立将连续取向结构导电水凝胶涂敷在内置生物传感器电极或神经刺激电极上，进行动物神经部位置入的方法；为定向连续结构导电水凝胶应用于生物传感器和神经修复电极等提供实验基础。
75.基于具有光致异构作用的环状齐聚物的液晶光取向材料的制备及光取向行为的研究（）
来源：国家自然科学基金——专项基金（科学部主任基金）
起止时间：
合同总额：10万元
负责人：曹
参加人：王菲菲，武晓娟等
简介：设计合成新型的肉桂酸酯基环状齐聚物，该化合物含有可光交联反应的肉桂酸酯基团以及具有光致异构作用的环状齐聚物，利用二者的二元协同作用制备新型液晶光取向材料，同时由于该环状齐聚物具有较大的分子量、易溶于多种常规有机溶剂、热稳定性良好等特点，因此该类液晶光取向材料具有良好的成膜性和热稳定性。减少了常规以聚合物作为液晶光取向层基体材料而降低光敏基团活性的可能性。申请者将研究不同化学结构、紫外光照射强度及时间等因素与具有光致异构现象的环状齐聚物溶液及薄膜光致异构作用的关系，并研究取向剂浓度、紫外光照射强度及时间等因素与肉桂酸酯基环状齐聚物薄膜液晶光取向行为的关系。为将来进一步研究可大规模商用液晶光取向材料提供一定的实验理论依据。
76.高温气冷堆核电站氦气辅助系统压缩机研发(12)
来源：科技部——国家科技重大专项
起止时间：
合同总额：25万元
负责人：孟
参加人：王
简介：隔膜压缩机的膜片表面存在缺陷及内应力，会降低膜片的使用寿命。为了提高膜片的使用寿命，需对特殊工艺进行自主研发。如：表面水力喷砂钝化处理工艺，可消除在膜片加工和处理时形成的内应力，提高膜片的质量；膜片热整形处理工艺，进一步提高膜片寿命。通过对膜片材料进行性能试验和分析，开展成分设计和强韧化技术研究、摸清其服役环境下失效机制，建立隔膜金属材料的成形工艺、组织调控和性能优化技术，实现高性能金属隔膜材料的国产化应用，产品性能和使用寿命达到国外同类产品水平，满足核电、航空航天等行业对金属膜片压缩机的技术需求。
77.复合阻燃型绝热材料的生产制备技术与示范（2013BAJ01B03）
来源：国家科技支撑计划
起止时间：
合同总额：485万元
负责人：王
简介：面向《国家中长期科学和技术发展规划纲要（年）》重点领域及其优先主题对于城镇化与城市发展的任务部署需求，发展新型复合阻燃型绝热材料的制备技术对于提升我国在绝热节能领域的自主创新能力具有重要意义。我国对绝热材料的研究相对滞后，高端保温材料产业仍需引进国外先进技术。因此，研发生产拥有完全自主知识产权的、优异的绝热性能的新型复合绝热材料，无疑成为绝热材料发展的大势所趋，既符合国家刚刚出台的对保温材料的最新要求，又可以提高我国绝热材料在国际市场上的竞争力。本课题致力于复合阻燃型绝热材料的制备和生产工艺的探索。前期的研究结果充分证实了材料多功能一体化的独特优势，即整合了超低热导率、轻质等多种功能特点。综上所述，发展新一代绝热材料，明确该类材料的生产技术工艺，是保证国家相关政策的落实和社会稳定、促进能源可持续发展、带动行业技术进步的重要举措。
78.水泥生产流程无铬化工艺关键技术与示范(2013BAF09B01)
来源：国家科技支撑计划
起止时间：
合同总额：185万元
负责人：陈俊红
简介：水泥生产流程中，回转窑中烧成带用砖和悬浮预热器内筒的铬元素经过复杂的物理化学过程，生成易溶于水的有毒六价铬。国外早已限定了镁铬砖在水泥生产中的应用，但我国直到本项目开发成功铁铝尖晶石前的2008年前，一直都是大量应用镁铬砖。 在烧成带材料方面，我国已落后欧洲近20年。
制约水泥中六价铬含量的关键因素除镁铬砖外，还有用于悬浮预热器的镍铬合金钢内筒。由于高温、磨损、化学蚀损等，合金钢内筒寿命较低，完好寿命一般为4-8个月。内筒的破损将导致整个生产系统的紊乱、能耗增加。因此，国外从上世纪八十年代即开始陶瓷化研究，但一直未能取得突破。该项目开发的全陶瓷内筒已于2008年通过鉴定，在国内某企业的最为苛刻的单级预热器上完好使用了3年多。真正实现了内筒的陶瓷化。
经过七、八年的研究，在铁铝尖晶石的反应烧结合成和内筒陶瓷化、长寿化方面取得了大量突破，也取得了多项知识产权；产品也经过了实际验证并进行了示范化。
79.非金属矿渣共掺制取低碳胶凝材料关键技术及示范（2011BAB03B05）
来源：国家科技支撑计划
起止时间：
合同总额：501万元
负责人：连
简介：课题从冶金初选废渣的无尾化利用为切入点，进行钢渣改性、实现高产率获取可再生钢渣选后废渣的关键技术研发和产业化节能设计；以及硅酸盐尾矿与选后废渣匹配研究、完成双废共掺制取低碳胶凝材料的生态设计开发。大量消纳非金属矿渣和硅酸盐尾矿等工业废弃物，降低水泥生产综合能耗和CO2气体的排放。建立年产50万吨示范工程，进行技术标准及相关环境评价。
80.纳米复合材料医用安全性评价（2011BAK15B04）
来源：国家科技支撑计划——课题
起止时间：
合同总额：20万元
负责人：郑裕东
参加人：任玲玲，薛润东等
简介：研究不同尺寸碳纳米管与生物医用材料复合技术；不同尺寸碳纳米管与生物医用材料复合材料的结构与性能表征与生物安全性评价，解决碳基纳米材料在生物医学方面应用的安全问题。
81.高性能板带产品在线质量测控装备和关键技术（2012BAF04B02）
来源：国家科技支撑计划——参加
起止时间：
合同