[启明增材制造]国内在非金属多材料增材制造领域已形成一批有自己特色的研究团队,研究焦点主要集中在多材料陶瓷、多材料聚合物及复合材料上,核心技术路线包括光固化、材料挤出(DIW/FDM)及其复合工艺,以下按研究材料方向盘点了国内主要团队。
01
陶瓷与陶瓷基复合材料多材料增材团队
1.山东大学 邹斌教授团队
该团队在多材料陶瓷增材制造方面成果系统,主要方向是光固化与材料挤出复合工艺。团队自主开发了基于立体光固化-材料挤出双工艺耦合的多陶瓷材料复合增材制造装备,围绕Al₂O₃系陶瓷及聚合物衍生SiC复合陶瓷展开多材料体系设计,揭示了多材料界面“空隙现象”与“交替层”的形成机制,并探索了多陶瓷超材料在电磁吸波领域的跨尺度结构-性能关联。团队王鑫锋的研究聚焦于“陶瓷多材料界面融合及其复合增材数字驱动与管控”。该团队也参与燕山大学牵头的国家重点研发计划“增材制造与激光制造”项目中的多种陶瓷材料增材制造课题的核心课题。

2.中国科学院上海硅酸盐研究所 黄凯特聘研究员
研究方向明确覆盖“多场辅助与多材料增材制造”以及陶瓷基复合材料增材制造的多尺度性能调控,同时涉及体积增材制造。其在《Additive Manufacturing》、《Small》等期刊发表了关于聚合物SiOC陶瓷的体积增材制造、嵌入式直写自由成形等工作。
3.燕山大学 高性能陶瓷与增材制造团队
作为牵头单位获批“增材制造与激光制造”领域国家重点研发计划项目,联合山东大学、北京航空航天大学、武汉理工大学、江南大学等,专门研究陶瓷多材料成形方法,涵盖浆料配制理论、切片软件、成形装备及全链条评价,应用面向医疗与航空航天。
4.浙江工业大学 姚建华教授团队
提出了一种集成激光辅助固化、脉冲切换挤出与相对压力控制的多陶瓷DIW打印方法,成果发表于《Additive Manufacturing》,第一作者赵超前助理研究员,通讯作者姚建华教授与中科院上海硅酸盐所朱钰方研究员。

5.哈尔滨工业大学 周国相副研究员
研究方向为陶瓷-金属多材料一体化增材制造,重点包括陶瓷-金属一体化界面设计,以及耐高温多层陶瓷基FSS电磁超材料。团队提出的先进陶瓷及其智能制造技术,攻克了多材料一体化成型难题,即把陶瓷和其他材料通过成型技术一体成型,做成任意复杂形状,适用于不同的应用场景。研发产品主要面向航空航天、集成电路、汽车、通讯等国民经济关键领域,包括3D打印耐高温频率选表面、耐高温共形天线、陶瓷电路板、陶瓷封装器件、电子陶瓷基板等。
6.清华大学 胡可辉助理研究员(高端装备界面科学与技术全国重点实验室)
研究内容涵盖光固化陶瓷增材制造新材料/新工艺、多材料增材制造技术,以及陶瓷增减材一体成形。
7.中南大学 蒋丰泽副研究员(熊翔教授超高温陶瓷基复合材料团队)
主要从事碳纤维增强陶瓷基复合材料的增材制造技术研究。
02
聚合物与聚合物基复合材料多材料增材团队
1.南方科技大学 葛锜教授(多功能增材制造与4D打印实验室)
在多材料光固化4D打印方向有系统性布局,主持国家自然科学基金面上项目“基于多材料光固化4D打印的高力学性能形状记忆聚合物复合材料设计与工艺研究”,并参与科技部重点研发计划“微力-面投影微立体光固化陶瓷增材制造装备研制”。团队同时开展聚合物衍生陶瓷前驱体及氧化物陶瓷3D打印浆料的校企合作开发。其早期发表在《Scientific Reports》上的多材料4D打印形状记忆聚合物工作是该领域的高被引代表作之一。

2.南京师范大学 杨继全教授团队(江苏省三维打印装备与制造重点实验室)
团队将多材料零件称为“异质材料零件”,旨在实现材料、结构与功能的一体化制造。其技术路径和理论体系主要包括:一是团队创新了异质材料的建模方法,建立了异质材料复合增材建模理论体系,其成果包括400余篇论文和超过200件发明专利。二是数字化微滴喷射工艺:这是团队实现多材料成型的核心工艺之一。主持的面上项目《基于数字化微滴喷射工艺的异质材料零件直接制造基础研究》,系统研究了多喷头多材料3D打印的成型机理,实现多种材料(如高分子、低熔点合金、陶瓷)的可控定量定点喷射与一体化成形。
3.浙江大学 傅建中教授、姚鑫骅副教授课题组
提出非均质多材料聚合物基智能结构原位复合增材制造方法,基于双材料FDM工艺,以连续碳纤维为增强体和敏感元、热塑性聚合物为基体,实现具有结构健康自监测功能的智能结构快速制造,成果发表于《Carbon》。
4.中国科学院福建物质结构研究所 吴立新教授团队
材料层面的“多相”复合:他的研究涉及纤维增强复合材料(如碳纤维、玻璃纤维增强热塑性复合材料)以及纳米粒子(二氧化硅、石墨烯)增强/功能化树脂。同时夏教授3D打印晶格结构表面施加石墨烯基功能涂层,以及开发含离子液体的多孔离子凝胶用于柔性传感器。
所在的“智能高分子及制造实验室”聚焦功能性高分子、高分子复合材料及多材料可变形结构的3D/4D打印。团队在利用灰度光固化技术实现多材料功能结构的一体成型方面有深入研究,并探索其在形状可编程4D打印中的应用。
6.中山大学 郭双壮副教授
课题组主要聚焦“多材料、多尺度、多功能3D打印技术”,特色在于功能性高分子可打印墨水制备,以及温和条件下直接打印多功能器件,应用方向包括生物医学器件、柔性电子等。学院张浩祺副教授的研究也涉及“多材料仿生制造,变刚度结构设计”。
7.南京航空航天大学 张家铭教授
研究方向包括多材料增材制造、微纳制造与生物制造,发表期刊涵盖《Advanced Science》、《Composites Part B》、《Journal of Fluid Mechanics》等,并拥有基于光固化成型技术的多层微流控芯片制备专利。
8.大连理工大学 桑琳副研究员
研究方向包括多材料3D打印增材制造与智能响应结构,同时涉及生物可降解聚酯材料改性。
9.厦门大学 孙道恒教授团队
提出“微尺度3D打印+液态金属填充”方法,突破聚合物-金属多材料跨尺度结构-功能一体化微结构制造,获得多项国家自然科学基金支持。
10.中国科学院重庆绿色智能技术研究院 于宁副研究员团队
设有“高性能复合材料增材制造课题组”,方向涵盖复合材料设计-工艺-设备。
11.西安交通大学 施前教授团队
研究高分子及其复合材料的3D/4D打印技术,探索其在复杂结构构建中的应用。
12.中南大学 翟瞻宇、吴旺青教授团队
研究方向涉及树脂基复合材料的先进成型制造及微纳增材制造。
(以上非金属多材料增材科研团队搜集整理并非全面完整,欢迎指正补充...)
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