香港城市大学吕坚教授讲座

结构纳米材料新进展：超纳金属，多稳态金属结构及4D打印陶瓷

主讲人 : 吕坚

发展高强高韧材料是材料科学家永恒的梦想，中国金属材料的制造和使用都名列世界第一，但很多关键结构材料的技术都还需要引进消化。金属非晶材料是新型材料中发展最快的具有广阔前景的高强材料，但是它们工业应用的最大障碍是它们的低断裂韧性，其在结构领域的应用一直受到韧性差，制造工艺复杂昂贵，工业合金稀少的制约。本报告将系统地介绍总结我们及合作者近年来通过金属玻璃断裂机制及组织结构的关系和增韧制备方法的研究进展。和其他金属材料一样，金属玻璃的力学性能和断裂机制和材料的组织结构是紧密相关的，我们研究了不同的多尺度力学实验方法用来表征金属玻璃的断裂性能及机制，我们又研究了金属玻璃原子尺度的组织结构的规律性及其和力学性能的相关性，提出并发展了动态微墩及快beta迟豫测量等实验以表征金属玻璃的原子尺度的组织结构缺陷用以研究破坏过程的原子尺度结构演变过程。我们通过热处理的方式得到了超小尺度的纳米晶混杂在大体积的非晶基体里，后来我们通过前期的模拟计算得出超小尺度双相非晶材料只需很少力学性能差别就可以形成多剪切带形成的增韧机制. 最近我研究组成功地使用磁控溅射获得超纳尺度（〈10纳米）镁基非晶-纳米晶非同质的镶嵌结构的新材料，由于该材料的纳米晶晶粒约6纳米，在加载过程中几乎不产生位错， 变形能力由非晶部分产生非灾难性多剪切带形成的新变形机制，材料强度接近材料的理论值（E/20）, 这种超纳新结构为材料科学家带来超小晶粒间的有别于晶界的新型材料家族，因而会改变金属材料所有和超小晶粒及晶界有关所有物理及化学性能。本报告还将介绍超纳材料在微型结构，生物医学等领域的应用前景。第二个案例将介绍多稳态纳米金属结构的原理和在水下滑翔系统，飞机机翼及矢量航空发动机的先驱结构设计及集成的案例。最后将介绍刚刚公布于世的4D打印陶瓷复杂型状及其在3C产品，航空航天高温材料制造等领域的应用。

---

主讲人简介：

吕坚，法国国家技术科学院院士，香港城市大学机械工程讲座教授, 副校长（研究与科技），周亦卿研究生院院长。研究方向涉及先进结构与功能纳米材料的制备和力学性能，机械系统仿真模拟设计。78年考入北京大学，经由教育部选拔于79年首批获国家奖学金公派赴法国贡比涅技术大学读大学本科, 86年获该校博士学位。93年获巴黎第六大学力学Habilitation文凭。曾任法国机械工业技术中心 (CETIM) 任高级研究工程师和实验室负责人。法国特鲁瓦技术大学机械系统工程系系主任, 法国教育部与法国国家科学中心（CNRS)机械系统与并行工程实验室主任，香港理工大学机械工程系系主任, 讲座教授,兼任香港理工大学工程学院副院长，香港城市大学科学与工程学院院长。曾任法国、欧盟和中国的多项研究项目的负责人,并与空客，EADS，宝钢，安赛乐米塔尔，AREVA, ALSTOM, EDF, ABB，雷诺，标致等世界五百强公司有合作研究关系或为它们进行科学咨询工作。目前,已取得25项欧，美，中专利(含6项PCT拓展专利)，在包括在本领域顶尖杂志Nature(封面文章)，Science, Nature Materials, Nature Communications, Science Advances， Materials Today，Advanced Materials, PRL, Acta Materialia, JMPS等杂志上发表论文340余篇，总引用一万四千余次。曾任欧盟第五框架科研计划评审专家;欧盟第六框架科研计划咨询专家；中国国家自然科学基金委海外评审专家，中科院首批海外评审专家, 中科院沈阳金属所客座首席研究员，东北大学，北京科技大学，南昌大学名誉教授, 西安交通大学和西北工业大学顾问教授， 上海交通大学，上海大学，中山大学, 中南大学等大学客座教授, 中科院知名学者团队成员，2011年被法国国家技术科学院（NATF）选为院士，是该院298位院士中首位华裔院士。2006年与2017年分别获法国总统任命获法国国家荣誉骑士勋章及法国国家荣誉军团骑士勋章，2018年获中国工程院光华工程科技奖。