一、学科基本情况
"材料科学与工程"学科于2005年经国务院学位委员会批准获一级学科硕士学位授予权,2011年被列为江苏省一级学科重点(培育)学科。2012年"光伏材料与器件产业化制造技术"博士人才培养项目获得国务院学位委员会批准,标志着本学科已具备博士学位授权资格。学科下设"材料学"、"材料物理与化学"、"材料加工工程"3个二级学科硕士学位点,并自主设置了"光伏材料与器件"、"生物材料"、"光电信息与材料"硕士学位点。现有"高分子材料与工程"、"金属材料工程"、"无机非金属材料工程"、"材料科学与工程"、"复合材料工程"和"材料化学"等6个本科专业。
二、师资队伍与资源
学科拥有一批有实力的学科方向带头人和一支学历结构合理、朝气蓬勃、富有创新精神和能力的学科梯队。共有教师63名,其中教授20人、博士生导师4人,具有副高职称14人,博士以上学历人数53人,具有博士学位教师比例超过84%,具有海外工作和学习经历教师比例达37%。
学科队伍中有3人享受国务院政府特殊津贴,2人获"新世纪优秀人才支持计划",1人为"新世纪百千万人才工程"国家级人选,3人为省部级有突出贡献的中青年专家,1人为"333高层次人才"中青年科技领军人才,4人为"333高层次人才"中青年科学技术带头人,5人为"青蓝工程"中青年学术带头人,6人为"青蓝工程"优秀青年骨干教师,2人入选"六大人才高峰"项目,2名江苏省"双创人才",1名江苏省"特聘教授",2支省级优秀科技创新团队。
学科拥有江苏省"光伏科学与工程"协同创新中心、江苏省太阳能电池材料与技术重点实验室、江苏省材料科学与工程基础实验教学示范中心、江苏省高分子材料与工程实验教学示范中心、江苏省阻燃材料工程技术中心、江苏省特种工程材料工程技术研究中心、常州市新能源工程重点实验室、常州市高分子新材料重点实验室、常州市先进金属材料重点实验室、材料成型加工中心及材料分析测试中心等。
学科拥有透射和扫描电子显微镜、原子力显微镜、光散射仪、傅里叶红外光谱仪、毛细管流变仪、旋转流变仪、凝胶渗透色谱仪、动态力学分析仪、差示扫描量热仪、荧光显微镜、材料万能试验机、高温摩擦磨损试验机等用于材料结构和性能分析检测的现代分析测试仪器,同时拥有双螺杆挤出机、塑料注塑机、塑料管材生产机组、薄膜流延成型机组、薄膜吹膜机组、中空吹塑成型机、等离子喷涂机组等多套科研与实验中试平台,拥有完备的太阳能电池制备和性能检测装置,获得了各级领导及同行专家的高度肯定与赞扬,为学科的发展提供了良好的硬件平台。
三、主要学科方向及学术带头人
近年来,根据江苏省材料产业转型升级对人才培养的需求,本学科不断凝炼学科方向,在保持原有优势学科方向的基础上,重点打造学科建设的特色和亮点。目前已形成了"低维材料及器件"、"聚合物结构设计与合成"、"先进金属材料设计与制备"、"聚合物材料改性及成型加工技术"、"材料表面强化及腐蚀与防护" 五个学科方向。
1、新能源材料及器件方向
主要研究内容:揭示低维材料的微观结构与性能的内在关系,探明新能源转换基本过程与原理,研究高效、稳定新能源材料的理性设计与可控制备,深入研究新能源材料与器件中的结构和表面界面,研发新能源器件制造技术与装备设计基础,重点开展光伏材料与器件产业化制造技术的研究。
方向带头人:丁建宁教授
博士生导师,享受国务院政府特殊津贴专家,新世纪百千万人才工程国家级人选,江苏省"333"工程二层次中青年科技领军人才,教育部新世纪优秀人才,科技部"十二五"863计划"新型太阳能电池中试及前沿技术研究"主题项目总体专家组专家,国家自然科学基金委工程材料学部机械学科会评特邀评委,面向国家特殊需求博士人才培养项目——光伏材料与器件产业化制造技术负责人,江苏省2011光伏科学与工程协同创新中心负责人,江苏省"低维材料微纳器件与系统" 科技创新团队负责人,江苏省太阳能电池材料与技术重点实验室主任,中国微米纳米技术学会理事,中国仪器仪表学会微/纳器件与系统技术分会常务理事,中国机械工程学会摩擦学分会委员,江苏省摩擦学学会副主任委员,江南石墨烯研究院学术委员会委员,江苏省储能材料与器件产业化技术创新战略联盟技术委员会副主任,《Sensors & Transducers Journal》、《摩擦学学报》和《friction》等学术刊物编委、《中国机械工程》杂志董事。曾为江苏大学微/纳米科学技术研究中心主任、教授、博士生导师、机械电子工程博士点学科带头人,香港城市大学机械工程系研究员。获全国百篇优秀博士学位论文奖、江苏省第九届青年科技奖、镇江市十大杰出青年、常州市产学研合作贡献奖等荣誉,指导博士生获全国优秀博士论文提名奖和全国大学生挑战杯竞赛特等奖。主持973、863等国家级项目30 项、省部级项目5项,获国家科技进步二等奖1项,省部级科技奖9项,发表论文300余篇(SCI收录110余篇、EI收录160余篇),授权发明专利20件,出版著作4部。牵头举办了国家基金委工程材料学部十一五发展战略研讨会、首届MEMS创新与产业化国际研讨会、中国科学院 "工程科学与技术新进展"技术科学论坛、全国机器人机构拓扑结构学理论研讨会、中国微米纳米技术学会第十三届学术年会和第五届分子集成与材料工程国际研讨会。
该研究方向近5年来承担国家和省部级项目13项、市厅级项目15项、横向课题13项,共获得科研经费1200万元;发表研究论文48篇,其中JCR1区论文1篇(影响因子8.479),SCI、EI和ISTP收录27篇;申请发明专利22项,授权发明专利11项;获得国家科技进步二等奖1项,能源局科技进步二等奖1项,中国石油化工协会科技进步一等奖1项, 技术发明二等奖1项。与常州天合光能、常州亚玛顿3499拉斯维加斯下载、东君光能3499拉斯维加斯下载、津通集团先锋光电显示技术3499拉斯维加斯下载、欧贝黎新能源科技股份3499拉斯维加斯下载、江苏综艺光伏3499拉斯维加斯下载保持长期产学研合作。
2、聚合物结构设计与合成方向
主要研究内容:围绕超支化大分子以及聚合物功能材料的制备和应用开展研究,探索超支化聚合物低成本制备技术,利用可控自由基聚合制备先进功能材料。
方向带头人:蒋必彪教授
国务院特殊津贴获得者,教育部"高分子材料与工程"专业教学指导委员会委员。江苏省 "青蓝工程"跨世纪学术带头人,两次入选江苏省"333"工程学术带头人培养人选。个人教学、科研事迹入选江苏省委教育工委主编、南京大学出版社1999年出版《时代之子——江苏高校青年知识分子成才之路》一书。主持国家自然科学基金4项,江苏省青年科技基金和中石油青年创新基金等省部级研究项目9项,在Macromolecules,Polymer Chemistry, Polymer等高分子领域权威刊物发表研究论文50余篇,指导的2篇硕士研究生学位论文被评为江苏省优秀硕士论文。
该研究方向近5年来承担国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等国家和省部级研究项目10余项;研究论文分别发表在Macromolecules, Polymer Chemistry, Journal of Polymer Chemistry, Part A, Polymer Chemistry, Polymer,中国科学,化学学报和高分子学报等高分子领域的权威刊物上;申请发明专利50余项,授权发明专利10余项;共获得科研经费800余万元。
3、先进金属材料设计与制备方向
主要研究内容:利用统计方法计算分析材料的物理性质,对合金体系热力学性质进行系统研究,获得相关热力学模型参数和相图数据,以此为基础开展材料设计、高性能金属材料、材料表面处理和新型能源材料等研究工作。
方向带头人:苏旭平教授
博士生导师,教育部新世纪优秀人才,国务院特殊津贴获得者,中国物理学会相图专业委员会委员,中国材料研究学理事会理事,2010年江苏省"双创"人才,"先进金属材料"常州市重点实验室主任,"材料设计及制备技术"研究所所长,《中国表面工程》杂志理事,是国内外重要刊物的审稿人,如Journal of alloys and compounds、Surface coating & technology、《金属学报》、《中国有色金属学报》等,国家"国际合作"新材料领域评审专家。曾指导的博士研究生的学位论文被评为湖南省优秀博士论文,指导学生获第八届全国挑战杯课外科技作品竞赛二等奖。团队于2010年被评为江苏省高校"青蓝工程"科技创新团队培养对象。
该研究方向近五年在国内外刊物上发表论文150余篇,115篇为EI收录、80篇为SCI收录、5篇为ISTP收,申请国家专利52项,其中已获授权专利8项录。目前在研各类课题10余项,累计科研经费400多万元,其中国家自然科学基金项目5项。
主持了与世界著名耐磨合金公司Stellite合作课题"耐磨耐蚀合金的设计",为该公司设计了一种基于Laves相强化的新型耐磨铁基合金Tribaloy500。相关成果获得湖南省科技进步三等奖。研究开发出一种在线测量锌池中有效铝的传感器以及根据总铝计算有效铝的软件,并成功应用于3499拉斯维加斯下载国的第一条汽车钢板生产线—宝钢1550CGL连续镀锌生产线和株洲冶炼集团有限责任公司的锌铝合金生产线。该研究获得国家3项发明专利授权,通过教育部鉴定,鉴定结论为国际领先。相关成果获得湖南省科技进步二等奖。
注重将科研成果转化为生产力,积极为地方经济服务。针对锌池中合金元素和锌渣控制,镀层粘附性不良、厚度不均匀及易粉化等急需解决的难题,开发现代热浸镀锌关键工艺技术和新型镀锌合金产品,提高镀锌产品质量和生产效率,推动3499拉斯维加斯下载国热镀锌行业的技术进步。该技术应用三年来,锌合金品种增加到52种,合金产量和产品利润大幅度增加,三年创利税总额12266万元。该技术成果于2012年获教育部科技进步二等奖。
4、聚合物材料改性及成型加工技术方向
该研究方向主要侧重于聚合物材料的应用研究,一方面结合聚合技术、共混改性技术、反应加工技术和无卤阻燃技术对通用塑料和工程塑料进行改性,实现通用塑料和工程塑料的高性能化。另一方面通过化学与物理方法调控聚合物的链结构和聚集态结构,赋予聚合物材料新的功能。同时,还研究聚合物的力化学特性,揭示聚合物受外力作用后其内在化学结构的变化规律。具体涉及的研究领域如下:
(1)聚合物功能薄膜制备及结构与性能研究——主要围绕聚合物功能薄膜在太阳能电池组件、锂离子电池、光电显示等领域的应用,开展功能薄膜制备、工艺优化、结构与性能关系等方面的研究。包括使用活性自由基聚合对薄膜表面进行功能化接枝以及通过嵌段共聚物自组装形成特定的纳米结构对薄膜进行表面修饰,开发具有高透光率的PET薄膜、高性能EVA封装胶膜、太阳能电池背板材料、以及具有低闭孔温度和高热收缩变形温度的电池隔膜。
(2)无卤阻燃聚合物复合材料的制备及应用研究——针对核电、光伏等新能源领域对无卤阻燃高分子材料的特殊要求,制备新型阻燃剂,研究无机铝镁基阻燃剂、高效无卤氮磷系复合阻燃剂对高分子材料的燃烧与阻燃机理,以及紫外老化和耐高低温老化的机理,开发出符合环保要求以及行业阻燃要求的各类无卤阻燃聚合物材料和复合材料。
(3)废旧橡胶绿色回收工艺技术及应用——主要研究废旧橡胶力化学脱硫的机理、橡胶绿色脱硫工艺技术和装备,研究超细硫化胶粉常温生产工艺和装备,研究胶粉在橡塑共混材料和橡塑弹性体材料中的应用研究。
方向带头人:俞强教授
硕士研究生导师,江苏省复合材料学会常务理事,江苏省太阳能电池材料与技术重点实验室副主任。长期从事高分子材料与工程的教学和科研工作,主讲过《高分子化学》、《高分子物理》、《高分子合成工艺学》、《高分子材料导论》和《科技英语》等多门课程,多次获得优秀教学质量奖,主编教材两部,并获得中国石油和化学工业联合会的"中国石油和化学工业出版物(教材奖)一等奖。主持了包括国家自然科学基金、江苏省重大科技攻关项目和省自然科学基金项目在内的省部级科研项目10多项,获得过江苏省科技进步二等奖、四等奖各1次、中国石化集团公司科技进步三等奖1次。在Macromolecules,Polymer等国内外著名刊物上发表学术论文80余篇,中国发明专利授权4项。两次入选江苏省"333工程"跨世纪学术带头人培养人选,获常州市优秀教育工作者和师德标兵称号。
该研究方向近五年承担并完成了纵向和企业合作项目60多项,其中包括国家自然科学基金项目3项、科技部国际合作项目4项、江苏省重大科技成果转化项目3项、江苏省科技支撑计划项目3项、江苏省产学研前瞻项目6项。科研成果获得教育部技术发明一等奖1项、省部级科技进步二等奖3项、三等奖1项;申报发明专利106件,获得授权发明专利38件;在国内外期刊上共发表论文150余篇,其中SCI和EI收录75篇;科研经费到款1753万元。
5、材料表面强化及腐蚀与防护方向
主要研究内容:纳米表面工程与绿色再制造,金属材料的表面防护(电化学镀层、渗层、涂层和膜层);高能束流表面改性处理(电弧离子镀、电子束和碳离子加速器);微弧阳极氧化处理(铝、镁、钛合金陶瓷膜制备和着色处理)及材料在复杂环境下(氧化、硫化、卤化和碳化)的多相腐蚀机理及新型防护涂层研究。
方向带头人:胡静教授
江苏省"333高层次人才培养工程" 中青年科学技术带头人, 江苏省"六大人才高峰"高层次人才,常州市"831工程"第二层次培养对象。常州市"先进金属材料"重点实验室副主任,"高性能金属材料及表面工程"研究所所长,自上世纪90年代以来一直从事该方向的研究。主持国家自然科学基金面上项目1项、江苏省科技厅项目4项,江苏省人事厅和教育厅项目各1项,常州市科技项目5项;主持材料改性和成型加工产学研合作项目10余项。先后指导与培养研究生20名。在国内外学术期刊和会议上发表研究论文80余篇 (SCI收录36篇,EI收录48篇)。获授权中国发明专利2项;申请中国发明专利10项。
该研究方向近五年来承担国家和省部级项目11项、市厅级项目16项、横向课题16项,共获得科研经费800余万元;发表研究论文145篇,其中SCI、EI收录102篇;申请发明专利42项,授权发明专利18项。与武进不锈钢股份3499拉斯维加斯下载、常州盛德钢管3499拉斯维加斯下载、武进广宇热处理厂、玮文科技3499拉斯维加斯下载、武帆合金3499拉斯维加斯下载、南通钼制品厂、恒立集团和江苏宏宝集团等长期保持产学研合作关系,解决了一系列生产与技术难题。
四、人才培养
材料科学与工程学科已为江苏省及全国材料行业输送专业人才1800余名,包括硕士研究生260多人。还与其他高校联合培养博士研究生10人。有7篇硕士毕业论文获得江苏省优秀硕士毕业论文,与江苏大学联合培养的博士生王权的学位论文《氢化硅薄膜介观力学行为研究和耐高温压力传感器研制》获全国百篇优秀博士论文提名。毕业生的一次就业率位居省内高校前5位,大部分毕业生已成为重点高校的学术骨干、科研院所与企业的技术骨干和高级管理人员及自主创业人才。
四、社会贡献
本学科将服务地方经济建设和社会发展作为学科建设的重要内容,在为江苏省新材料产业培养具有工程实践能力高级技术人才的同时,大力开展"产学研"合作,与50多家企业建立了密切的合作关系,并且将新材料开发和制备技术领域取得的多项研究成果在企业推广应用,取得了很好的经济和社会效益。
丁建宁教授团队自主研发了国内首套多晶硅密闭循环生产冷氢化装备与技术,利用该技术回收多晶硅生产中的四氯化硅,可降低多晶硅生产成本40%以上,减少能耗2/3。该技术获得2012年国家科技进步二等奖。江苏中能是国内首家采用此技术的企业,打破了国外对这一先进工艺的垄断,为3499拉斯维加斯下载国的多晶硅生产水平达到国际先进水平奠定了基础,江苏中能因此一跃成为目前世界上单体规模最大的多晶硅生产基地。江苏中能硅业科技发展3499拉斯维加斯下载认为:"没有该装置,冷氢化工艺就无法实施,企业在高成本压力下将难以生存"。洛阳中硅承担的国家"十一五"科技支撑计划课题,也唯一选择采用本成果产品,才得以实施。国内唯有本成果能提供四氯化硅冷氢化工艺加热反应装备,在国内冷氢化工艺中市场占有率100%。本成果除在多晶硅行业应用外,还推广到石油化工等其它行业中在高温高压严酷工况条件下电加热系统的应用。在石油化工行业耐高温、高压和强腐蚀工况的加热系统广泛采用本成果装置,不仅在国内石油化工企业建立了150余套工业生产装置,而且在国外主要石油生产国如苏丹、哈萨克斯坦、沙特等国建立了30余套工业生产装置。
材料高性能化团队根据新能源产业的发展,围绕光伏电池组件、风电、核电用高分子材料和高性能复合材料展开基础和应用研究,系统研究了无机铝镁基阻燃剂、高效无卤氮磷系复合阻燃剂对PE、PPO为基体的高分子材料的燃烧与阻燃机理、紫外老化和耐高低温(-40℃~80℃)老化机理,为新材料设计提供依据。开发出能在严酷条件下使用并符合环保要求的高性能纤维增强热塑性聚合物基复合材料、光伏组件用PPO材料和耐辐射聚烯烃阻燃高分子材料。项目获得2010年江苏省科技成果转化基金资助,已有多个产品在江苏安格特新材料3499拉斯维加斯下载实现产业化。
聚合物材料功能化改性及应用科研团队与江苏裕兴薄膜科技股份3499拉斯维加斯下载合作,联合开展了"光扩散聚酯基膜用抗粘连母料及制备方法"以及"聚合物涂层微纳形貌设计制备光学级聚酯薄膜关键技术"的研究,从聚酯薄膜双向拉伸工艺、薄膜表面平整度、防粘连层材料、聚酯薄膜表面涂层的纳料形貌调控等方面对聚酯光学基膜进行配方和工艺设计,使产品达到高端光学聚酯基膜的要求。项目获得2011年江苏省科技成果转化基金资助,已在江苏裕兴薄膜科技股份3499拉斯维加斯下载实现产业化。
材料表面强化及腐蚀与防护团队多年来与地方企业开展了广泛产学研合作,熟练掌握了多种材料表面改性技术设计原则,积累了丰富的科学研究与工程经验,取得了如下主要成果:(1)在用纯水为工作介质的液压传动中,需要液压元件同时具备较高的耐磨性和耐蚀性。目前常用的水压元件的材料有:耐蚀合金、工程塑料、陶瓷及其涂层材料等。这些材料存在价格昂贵或者加工难度大等问题。通过与无锡压缩机股份3499拉斯维加斯下载合作,本团队对45钢纯水压元件进行QPQ处理,显著提高了耐蚀性和耐磨性。使价格低、易加工的45钢成功应用于水压元件,进一步扩展了45钢在工业中的应用范围。与不锈钢和耐蚀材料相比,45钢水压元件节约生产制造成本70%以上。该成果已经在国内外重要期刊《Applied Surface Science》和《热处理学报》上发表。(2)与玮文科技3499拉斯维加斯下载合作,通过采用活性屏创新技术、并合理设计离子氮化工艺,对大型风电齿轮进行表面改性,获得了大型风电工程要求的组织与性能,填补了国内该集成技术的空白。该成果已经在国内外重要期刊《Materials Letters》和《热处理学报》上发表。(3)对高铁用大型轮毂表面淬火替代传统调质热处理,填补了国内该技术的空白。具体方法是通过研发配套工装夹具、合理设计表面淬火工艺,获得合适深度的淬硬层,使高铁用大型轮毂综合使用性能达到国际标准,大大高于国内同类产品水平。