山东大学塑性成形工艺与模具技术研究团队

山东大学塑性成形工艺与模具技术研究团队(以下简称研究团队)立足于国家重要需求,开展塑性成形理论、新工艺及其装备、模具技术等科学与工程应用技术研究,先后承担并完成了一系列国家、省部级及企业委托科研项目的研究任务,攻克了快速热循环注塑、微孔发泡注塑和大型铝合金型材挤压等技术难题,取得了多项创新性成果,其中近5年获得国家科技进步二等奖2项。快速热循环高光注塑成型技术及其成套工艺与模具技术实现了高品质外观塑件的短流程、无污染、低成本的注塑成型制造;研发了高性能铝合金材料成分调控及优质铸锭制备、挤压工艺/模具设计制造和铝型材后续处理工艺与装备等关键技术,研制生产了系列高性能大规格复杂截面铝合金型材,在高速列车、轻轨地铁、轻量化汽车、船舶、大型工程结构等领域获得广泛应用,有力促进了我国高速列车等领域的建设与发展。

CAWE 2006国际学术会议在山东大学召开

2006年10月19～22日，由山东大学材料连接技术研究所、中国焊接学会计算机应用技术专业委员会、哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室和中国焊接学会联合主办，国家自然科学基金委员会和山东大学资助的“计算机辅助焊接工程国际学术研讨会CAWE 2006”（International Symposium on Computer-Aided Welding Engineering，19—22October，2006,Jinan，China）在山东中豪大酒店会议中心成功举行。山东大学张永兵副校长出席开幕式并致欢迎词：展涛校长出席招待宴会并致辞，与参加会议的部分国内外著名学者亲切交谈。

山东大学流动岗位特聘教师David Farson教授来校讲学

2006年10月16～23日，应山东大学材料学院材料连接研究所及材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室的邀请，美国Ohio State University教授、山东大学流动岗位特聘教师David Farson博士来我校讲学。 10月17日上午，David Farson教授在山东大学南校区西配楼作了题为“Laser Micromachining and Nanoscale Processing”学术报告。

山东大学焊接学科

山东大学焊接学科历史悠久，前身是山东工业大学焊接专业，创建于1958年，1959年开始招收本科生；1980年招收硕士研究生；

《机械工程材料》研究性学习与大学生创新能力培养

研究性学习是创新教育的主要教学模式之一,着力于发展学生终身学习能力,培养创新精神和实践能力。在《机械工程材料》课程中开展研究性学习对于大学生创新能力的培养具有重要意义。

工科学院研究生导师和辅导员“一心双翼四环”协同育人效果提升研究

导师和辅导员作为研究生培养的主体,以立德树人为中心,在培育具有创新精神和实践能力的研究生工作中发挥突出作用。在高校二级学院层面,围绕研究生思想状况和培养特点,搭建研究生导师和辅导员协同育人平台,在思政教育、学术科研、校园生活、职业发展四个层面,构建“一心双翼四环”的研究生育人模式,实现育人资源优势互补,对工科研究生培养具有重要意义。

重组材料工程专业 促进大学生全面发展

以马克思主义教育思想为指导 ,结合当代社会经济和科学技术的发展需要 ,山东大学材料科学与工程学院重组了材料工程专业 ,并采取了一系列举措以达到强化高等教育的个体功能、实现智力与非智力因素的协调发展、加强人文教育与科学技术教育的整合等目的。实践表明 :该专业重组对于大学生的自由、和谐、全面发展起到了积极的促进作用。

陶瓷基复合材料超声振动辅助加工技术研究现状

陶瓷基复合材料具有高硬度、高强度、高耐磨性和耐腐蚀性等一系列优点,在航空航天、特种防护等领域具有极大的应用前景,同时陶瓷基复合材料的高精度高效率加工依靠传统机械生产方式难以实现。超声振动辅助加工技术在陶瓷基复合材料的深小孔、薄壁和复杂型面加工等领域应用日益广泛,并形成了特有的行业体系,是精密、超精密制造领域发展的重要方向。针对近年来陶瓷基复合材料的超声振动辅助加工技术的发展状况,概述了陶瓷基复合材料和超声振动系统的研究现状,系统介绍了陶瓷基复合材料加工领域超声振动辅助磨削、钻削以及旋转超声加工和微细超声加工的应用和研究现状,并对超声振动辅助加工技术的应用趋势进行了总结和展望。

壳聚糖衍生碳包覆纳米硅复合材料锂离子电池性能研究

硅负极材料因具有较高的理论容量(Li22Si5合金相对应4200 mAh/g)、较低的工作电压(0.2~0.3 V vs Li/Li+)和地球上丰富的原材料储备,成为代替石墨负极的理想材料之一。但是,低电导率及在循环过程中发生剧烈体积膨胀导致电极失效问题限制了硅负极材料的进一步发展。因此,本工作通过物理法利用壳聚糖和石墨对纳米硅实现碳包覆和复合,制备壳聚糖/石墨@纳米硅复合材料(C/G@Si复合材料),对C/G@Si复合材料的结构、形貌和电化学性能进行研究。结果表明:随着石墨添加量的提高,C/G@Si复合材料的可逆比容量略微下降,循环性能和导电性能显著提高。当添加50%(质量分数)石墨时,在100 mA/g的电流密度下,C/G@Si复合材料的首次放电比容量为1136.1 mAh/g,循环充放电100次后剩余容量保持在658.5 mAh/g,展示出优异的电化学性能,对进一步推广硅碳负极材料具有一定的参考价值。

C/SiC复合材料数据库及机器学习性能预测平台的设计与开发

以MySQL Workbench 8.0为数据库平台,采用三层浏览器/服务器架构,利用PyCharm 2022开发了一套基于Web界面和机器学习技术的C/SiC复合材料数据库系统,该系统包括材料数据库和机器学习模型2部分,具有对材料组分结构、制备工艺、试验性能等材料研发各阶段的信息查询、添加、修改、删除、搜索以及支持信息管理、设计分析视图、案例推理辅助设计、用户与系统管理等功能。基于神经网络回归算法训练机器学习模型,利用材料微观结构参数预测材料力学性能,对不同微观结构参数的影响权重进行评价,并部署在系统平台中;通过Web用户界面调用机器学习模型,对预留的验证集数据进行拉伸模量和弯曲模量预测。结果表明:机器学习模型预测材料力学性能的精度达到95%左右,训练出来的预测模型具有良好的精度与泛化能力。

通过基体晶粒和颗粒分布异质结构的调控协同提升AlN_(p)/Al复合材料的强度-塑性

为了获得优异的强塑性能,采用液固反应结合后续的热机械处理方法制备了3种具有不同微观组织构型的异构AlNp/Al复合材料,详细研究了AlN颗粒分布和基体晶粒组织构型对拉伸强度和塑性的影响。结果表明,复合材料的强度和塑性同时提高。其中,具有较弥散颗粒分布的Uniformed-AlNp/Al复合材料表现出优异的极限抗拉强度(~387 MPa)和断裂伸长率(~9.1%)。与其他文献报道的颗粒增强铝基复合材料相比,该复合材料具有较好的比强度和延展性组合。此外,计算了异质变形诱导(HDI)应力。结果表明,在Uniformed-AlNp/Al复合材料中,HDI应力显著增加。揭示了HDI应力在提高AlNp/Al复合材料的强度和塑性中起着至关重要的作用。

Cr离子掺杂超宽带近红外发光材料的设计方法

【目的】Cr离子掺杂近红外(near-infrared,NIR)荧光材料在食品安全、医疗诊断、现代农业与环境保护等各领域广泛应用,获得研究人员的大量关注。NIR荧光材料的发射带宽对近红外光谱技术检测分析的灵敏度和检测范围至关重要,为获得Cr离子激活的超宽带NIR荧光材料,分析Cr离子的价态和晶格格位占据,理解发光构效关系,对实现新型Cr离子激活的超宽带NIR荧光材料具有重要意义。【研究现状】综述NIR荧光材料中Cr离子的常见价态,总结Cr离子掺杂超宽带NIR荧光材料的设计方法,概括不同方法制备材料的发光机制,对比不同近红外荧光材料设计方法的优缺点。【结论与展望】认为选取弱晶体场环境基质材料,进行晶格位点调控是获得高效Cr离子掺杂超宽带近红外发光材料的有效方法。

热塑性夹芯结构复合材料制造及改性工艺研究进展

夹芯结构复合材料因具有轻质、高强、抗冲击及设计灵活性等特点,在航空航天、新能源汽车制造等领域中表现出优异的应用前景。以热塑性复合材料为原材料的热塑性夹芯结构复合材料具有设计灵活、方便、易成型和生产效率高,以及优异的刚性和抗冲击性能等优势,符合未来绿色制造的发展趋势,已成为复合材料领域中实现结构轻量化的研究热点。然而,热塑性夹芯结构复合材料在实际应用过程中常出现纤维断裂、分层或脱粘等问题,因此需对制造工艺进行探索。目前,热塑性夹芯结构复合材料制造工艺的开发主要着眼于结构功能一体化设计,以及更大发挥热塑性复合材料的抗疲劳、耐腐蚀和抗热性能等方面。针对热塑性夹芯结构复合材料的制造工艺,重点介绍了热压成型、3D打印和折叠法,通过对比热塑性夹芯结构复合材料的力学性能和破坏模式,分析了这些制造工艺的优缺点,并且展望了这3种制备工艺的未来发展趋势和应用前景。为进一步提高热塑性复合材料的综合性能,总结了增强增韧改性处理及面/芯界面增强对热塑性夹芯结构复合材料性能的影响,特别是吸能和抗冲击性能。为优化热塑性夹芯结构复合材料的制造工艺,提高结构材料的性能及新型轻量化结构设计,提供了有益参考。

多孔材料润湿性设计与油水分离应用研究进展

清洁的水资源对人类社会生产发展至关重要,溢油事故和工业含油废水的排放等对水资源造成严重威胁,因此油水分离技术备受关注。传统的油水分离方法如生物处理、吸附、离心、气体浮选和原位燃烧等,存在程序复杂、能耗高、分离效率低等缺点,亟需开发更加环保高效的新方法。仿生材料的设计与制备是多功能材料的重要研究方向。受荷叶结构与功能启发,基于润湿性能调控的先进多孔材料的设计与开发已成为当前研究的热点之一,并在油水分离领域中展现出巨大的应用潜力。通过调控多孔材料的表面结构和化学状态,可实现对水相和油相的不同分离特性,进而选择性去除或者吸附水相或油相,甚至包括极其稳定的油包水或水包油乳液的分离。全面综述了多孔材料的制备方法,以及其在油水分离领域的最新研究与应用。重点介绍了疏水或超疏水/超亲油的多孔海绵、多孔棉织物、多孔木材、多孔泡沫、多孔气凝胶和多孔陶瓷等先进油水分离材料的制备方法和研究进展,旨在对功能性多孔材料的发展进行回顾和深入探讨,为多孔材料在油水分离方面的研究提供指导。总结了目前多孔材料研究存在的一些问题,探讨了该领域面临的挑战,并对其应用发展趋势进行了展望。

Cr掺杂Ca_(2)Ga_(2)GeO_(7)宽带近红外光材料的制备及性能研究

采用高温固相法制备了一系列不同浓度Cr掺杂Ca_(2)Ga_(2)GeO_(7)近红外荧光材料,采用X射线粉末衍射结合Rietveld精修、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、光致发光光谱、激发光谱、拉曼光谱、漫反射光谱及时间分辨荧光光谱等技术对材料的结构、形貌、发光性质进行了详细研究。结果表明,Cr掺杂进入了Ca_(2)Ga_(2)GeO_(7)晶格,且以Cr^(3+)与Cr^(4+)混合价态形式存在;在460 nm激发下呈现宽带近红外发射,覆盖近红外Ⅰ区与Ⅱ区,且具有良好的发光热稳定性,在蓝光LED转换近红外光源领域具有潜在应用价值。

材料成型及控制工程专业虚拟仿真实验室的建设与实践

针对材料成型及控制工程专业实验教学中的共性问题,山东大学材料成型及控制工程专业建立了模具虚拟装配和模具虚拟制造两个虚拟仿真实验教学系统。学生能够在虚拟实验环境中完成实验预习、实验学习、实验练习、实验考核、实验报告等教学内容,教师能够进行实验教务管理。采用虚拟仿真实验室能够突破时间和空间限制,让学生有更多有效时间参与实验过程。实行"虚拟仿真实验+真实实验"相结合的实验教学模式,能够有效克服真实实验教学中的诸多局限,激发学生自主学习的积极性,教学效果明显。

新工科背景下“材料成型工程设计与实践”课程建设

针对专业传统实验教学存在的突出问题,山东大学材料成型及控制工程专业基于新工科建设理念开设了“材料成型工程设计与实践”课程。立足于“能力导向、价值引领、系统耦合、深度学习”的课程建设思路,破除传统实验教学模式中各实验项目的界面壁垒,按照材料成型及控制的逻辑关系构建了系统化、强耦合的课程内容体系;坚持立德树人,突出引导学生服务国家战略和产业发展需求的参与意识,着力培养“精益求精,追求卓越”的工匠精神,为实验教学树魂;变教师主导为学生主导,改被动式学习为研究性学习,以挑战性内容实现深度学习,促进学生知识的交叉融合与自我建构;重过程监控,推全程考核,形成了多维度、全过程的课程质量标准和考核体系,教学改革取得了一定成效。

材料成形及控制工程专业实验教学方法探索与构建

面向“新工科”建设内涵,分析了材料成形及控制工程专业(塑性成形及模具技术方向)现有实验教学方法体系的不足。从“新工科”建设人才培养目标出发,提出了材料成形及控制工程专业(塑性成形及模具技术方向)实验教学的改革思路,构建了“新工科”建设背景下材料成形及控制工程专业(塑性成形及模具技术方向)实验教学新方法体系,实验教学效果良好,学生的积极性与参与度有了显著提升,学生的主体地位和主动性得到充分发挥,综合能力和创新能力均得到了锻炼与提高。

皮肤组织工程支架材料

皮肤组织工程支架材料为种子细胞提供生长和代谢的环境,是人工皮肤研究中的重要内容,可按来源分为合成支架材料和天然支架材料。近几年的研究重点是:前者通过表面仿生技术增强其对细胞的黏附性;后者通过物理或化学方法提高其力学性能和渗透性等。今后应重点研究以下内容:深入研究合成支架材料的表面改性,进一步提高其引导细胞行为的功能,促进材料对细胞的黏附;进一步提高天然支架材料的微观渗透性和生物活性,促进毛细血管的长入;制备结构仿生支架材料及高活性复合支架材料。

溶胶凝胶法制备含有生物活性成分的PLGA组织工程支架材料

采用溶胶凝胶法制备了具有生物活性的SiO2/聚乙醇酸-乳酸共聚物(PLGA)组织工程支架材料。该方法选用廉价的硅溶胶作为硅源制备二氧化硅凝胶,简单易行,大大降低了成本。用模拟体液(SBF)溶液对含有SiO2的PLGA支架材料进行体外模拟浸泡实验。从电子探针照片上可以看到制得的含有SiO2的PLGA多孔支架材料有着良好的微孔性,可用作组织工程支架。支架材料在SBF溶液中浸泡72 h后:电子探针元素分析发现支架材料表面沉积物中有大量钙、磷等元素;XRD图谱在2θ=32°处出现的结晶峰,证实了支架表面碳酸羟基磷灰石的形成。研究表明,所制得的含有SiO2的PLGA多孔支架材料具备良好生物活性。