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学术报告:To See A World In A Grain of Sand: Ultralight Weight and Multi-Functional Composites
作者:[] 文章来源:[] 发布时间:[2017-03-21] 阅读次数:[975]

报告人方绚莱 教授,麻省理工学院机械工程系

主持人黄卫东 教授

报告时间2017327日(周一)上午9:30

报告地点:公字楼334学术报告厅

报告人简介

    方绚莱教授现任美国麻省理工学院机械工程系终身教授,麻省理工学院纳米光电及3D纳米生产技术实验室创始人、主任。方绚莱教授于南京大学获得学士和硕士学位,加州大学洛杉矶分校获得博士学位。随后在伊利诺大学厄巴纳-香槟分校任助理教授,于2011年赴麻省理工学院机械工程系从事微纳技术相关的教学研究。
    方绚莱教授在国际知名刊物上发表超过100篇论文,获得11项专利,被引用次数超过11000次,包括Science 3篇,Nature Materials 2篇; Nature Communications 4篇。方绚莱教授担任五十余国际科学刊物的审稿人,包括《科学》、《自然-材料学》、《自然-纳米技术》等。方教授曾经110多次在国际会议和研究机构做特邀报告。主要研究领域为微纳先进制造和微纳光子学,包括显微立体光刻,显示材料的纳米压印等。
    方教授获得诸多的荣誉和奖项,包括:2006年美国机械工程师协会Pi Tau-Sigma金奖,2007年麻省理工学院年度全球35名35岁以下顶级发明人奖,2011年他作为第一个中国人被授予国际光学委员会Ernest Abbe 奖章,2013年当选为国际纳米制造协会Fellow。

报告摘要

    增强复合材料的研究与创新已经渗透到交通运输、移动电子设备和个人医疗护理等轻量化市场应用领域,并显示出巨大的发展前景。然而,为了应用这些功能复合材料,我们需要克服复合材料在诸如性能、安全、回收和成本等方面的 不足。例如,受限于传统的加工制造工艺,材料的内部物理微观结构难以精确控制,导致材料最终的力学性能、导热性能和密度难以有效平衡,无法满足某些特定场合的应用。我们是否可以通过精确制备多尺度微纳衍架结构以达到材料在轻量化与功能化的平衡呢?
这次报告主要讨论我们所研发的可将材料属性精准定位至微、纳米尺度,并可实现多种材料功能梯度设计的高精度增材制造技术。材料结构决定性能,我们采用结构功能一体化设计,制备了达到诸如超轻超强、超韧、负膨胀系数等预期性能设计要求的聚合物、金属、陶瓷。此外,当材料设计为内部连通的多孔结构,轻质复合材料的空心结构具备独特的多功能性,可以应用于热控管理、声音吸收以及其它方面的传感技术。
    Research and innovations of reinforced composite have shown great promise of weight reduction for market penetration in application areas such as transportation, mobile electronics and personal healthcare. However, in order to adopt these functional composites, we need to overcome challenges of attributes such as performance, safety, recyclability, and cost. For example, strength, thermal conductivity and density are inherently linked to the stochastic microstructures of such composites generated by conventional processes, limiting the performance of the composite materials for a specific application. Can we overcome the tradeoffs by reliably producing highly three-dimensional, multi-scale architecture materials?
    This talk focuses on our development of high precision additive manufacturing processes to ascribe material properties at the micro/nanoscale, inspiring multi-material, functionally graded designs. Through the combination of material behavior and 3D microscale lattice geometries, we have demonstrated these architectured materials in polymers, metals, ceramics, and combinations thereof, yielding designer properties such as ultrastiff lightweight materials, superior ductility, and negative thermal expansion. Additionally, when designed with interconnected porosity, the open volume in the lightweight composites can be exploited for thermal management, acoustic absorption and other sensing mechanisms, providing unique opportunities for multi-functionality.


 

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