碳基功能防护薄膜/涂层体系的集成计算材料工程
与损伤行为
王立平
中科院海洋新材料与应用技术重点实验室
摘要
磨损和腐蚀是材料的两种主要损伤和失效形式，而涂覆各种高性能功能防护薄膜/涂层是解决该类损伤的主要途径。该类长寿命防护涂层体系从基础研究-关键技术-试验验证-工程应用链条过程需要经历很长的研发周期。本文针对高技术机械装备对强化与润滑、耐磨与防腐一体化涂层体系的迫切需求，选择高硬度类金刚石碳基薄膜和新型石墨烯改性重防腐涂层体系，针对复杂耦合服役环境和不同应用目标需求，提出利用材料工程集成计算研究理念，实现按需设计的高性能防护涂层材料“多、快、好、省”的理想解决途径。基于第一性原理计算、分子动力学和有限元计算等集成计算方法，重点围绕碳基功能防护薄膜复杂体系表/界面行为调控和使役功能（磨损和腐蚀、强度和韧性等）的竞争与平衡开展了相关材料计算基础工作。建立了从基础计算、关键技术、苛刻环境考核和试验验证到大规模工程应用的完整链条。研制的系列碳基功能防护薄膜/涂层材料在航天、航空、核电反应堆和海洋工程与装备领域获得了很多成功应用。
DOI: 10.12110/firstfmge.20171121.318
研究员，博士生导师。中科院海洋新材料与应用技术重点实验室主任。曾获国家优青和国家万人计划青年拔尖人才计划。一直从事功能防护薄膜材料及其在航空航天、核电反应堆和海洋工程及装备领域的应用研究，研制的系列低摩擦耐磨功能防护薄膜在汽车发动机，精密机械，液压马达和航空航天、核电反应堆等领域获得成功应用。近年来来主要从事新型重防腐以及耐磨抗菌薄膜材料在海洋工程、舰船、海洋平台以及涉海国防高技术领域的应用研究。设计发展的系列海洋重防腐涂料、海洋耐磨蚀涂层等在海洋工程、临海航天装备领域获得应用。有关强韧与润滑一体化碳基薄膜关键技术及工程应用的研究成果获2016年度国家技术发明二等奖（排名第1）。获2017首届全国创新争先奖、2017年中国腐蚀与防护学会杰出青年学术奖。以第一或通讯作者发表SCI英文论文150篇（影响因子>3 论文共50篇），他引2800余次；授权发明专利32件，其中20件专利已经成功在企业转移转化。