北理工ICME團(tuán)隊(duì)在材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得新進(jìn)展
發(fā)布日期:2020-05-27 供稿:前沿交叉院
編輯:朱倩云 審核:唐水源 閱讀次數(shù):目前,,國(guó)際材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)報(bào)道了北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院集成計(jì)算材料工程ICME王俊升教授團(tuán)隊(duì)的黃厚兵特別研究員在鐵性材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的原創(chuàng)性研究成果,題目為“Hybrid magnetic micropillar arrays for programmable actuation”,。北京理工大學(xué)黃厚兵特別研究員是該文的共同通訊作者, 其它兩位通訊作者是武漢大學(xué)王正直副教授(第一作者)和賓夕法尼亞州立大學(xué)陳龍慶教授,。
圖1 A模擬納米柱中磁性顆粒分布圖,B磁性顆粒濃度分布圖,,C磁場(chǎng)下納米柱受力圖D和E 磁致微柱彎曲的理論與實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖
為了探究多場(chǎng)耦合作用下的磁顆粒疇運(yùn)動(dòng)機(jī)制,,黃厚兵特別研究員構(gòu)建了一種高濃度漂移擴(kuò)散模型,揭示了結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系:顆粒梯度分布能減小表界面區(qū)域的失配應(yīng)力集中,,在保持各自力學(xué)強(qiáng)度的同時(shí),,將抗疲勞性較均質(zhì)表界面提高了一個(gè)量級(jí),并指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)制備出具有大尺度梯度分布的鐵磁性納米柱,。通過(guò)調(diào)節(jié)磁性納米顆粒在高彈性微柱基體內(nèi)的空間分布,,實(shí)現(xiàn)了對(duì)微柱的局部剛度和磁致驅(qū)動(dòng)力沿微柱軸向的精準(zhǔn)調(diào)控。結(jié)合理論預(yù)測(cè),、實(shí)驗(yàn)表征和模擬計(jì)算,,發(fā)現(xiàn)在相同的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)條件下,顆粒的不同分布(均勻分布,、向柱根分布,、和向柱尖分布)可導(dǎo)致微柱的變形量變化一個(gè)量級(jí)以上。該工作充分體現(xiàn)了材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在先進(jìn)智能材料與結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)中的重要地位,,為刺激響應(yīng)結(jié)構(gòu)的程序化調(diào)控提供了普適的思路和方法,。
論文全文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202001879
附黃厚兵特別研究員簡(jiǎn)介:
黃厚兵,北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院特別研究員,,博士生導(dǎo)師,。主要從事相場(chǎng)模擬材料微觀結(jié)構(gòu)演化研究,發(fā)表SCI論文80余篇,,其中第一或通訊作者論文47篇(包括Adv. Mater., Mater. Horiz., Acta. Mater.等),,利用開(kāi)發(fā)的相場(chǎng)模型與國(guó)內(nèi)外團(tuán)隊(duì)合作發(fā)表論文30余篇(Science, Nat. Common., PRL等),。開(kāi)發(fā)的模型源代碼已集成于商業(yè)軟件μ-Pro,,為材料研發(fā)提供理論支撐。在介觀尺度,,相場(chǎng)方法可模擬鐵電,、鐵磁和鐵彈材料的疇結(jié)構(gòu)演化,材料的凝固過(guò)程枝晶生長(zhǎng),金屬和陶瓷顆粒燒結(jié)動(dòng)力學(xué),、核材料缺陷演化和腐蝕等,。先后主持自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子任務(wù),、國(guó)防基礎(chǔ)科學(xué)挑戰(zhàn)計(jì)劃子課題,、北京市“青年托舉工程”等5項(xiàng)。擔(dān)任第一屆“相場(chǎng)與集成計(jì)算材料工程會(huì)議”理事會(huì)常務(wù)理事,、中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員和北京市硅酸鹽學(xué)會(huì)理事等,。
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