介紹要素有事業(yè)部成立時(shí)間聯(lián)系產(chǎn)業(yè)需求的發(fā)展方向人員構(gòu)成

1、表面工程與再制造事業(yè)部 Division of Surface Engineering and Remanufacturing 【簡介】 Overview 表面工程與再制造事業(yè)部是材料所首期部署的重要研究領(lǐng)域之一。事業(yè)部的發(fā)展致力于研究和解決 材料表面與界面中的共性科學(xué)問題、應(yīng)用技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)。構(gòu)筑具有特色和先進(jìn)的制備與表征平 臺(tái)，圍繞區(qū)域產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地提供優(yōu)質(zhì)引領(lǐng)技術(shù)。 事業(yè)部已建成薄膜與涂層制備和結(jié)構(gòu)性能測(cè)試專業(yè) 平臺(tái)，可提供科學(xué)研究與應(yīng)用開發(fā)各種檢測(cè)服務(wù)。 目前，事業(yè)部的發(fā)展方向主要包括多種固體潤滑材料的應(yīng)用研究；物理及化學(xué)氣相沉積在材料表面 防護(hù)中的應(yīng)用研究；有機(jī)功能涂層與涂料；

2、PVD 、 CVD 硬質(zhì)耐磨薄膜材料與技術(shù)。事業(yè)部組建了一支 高素質(zhì)的研發(fā)隊(duì)伍，承擔(dān)國家、省、市縱向課題及與企業(yè)橫向課題多項(xiàng)?？稍诒砻婕夹g(shù)、表面工程等領(lǐng) 域承接相關(guān)項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律，研究開發(fā)新技術(shù)、新方法，為工程研究提供解決方案，為企業(yè)和社會(huì) 培養(yǎng)輸送人才，做到讓企業(yè)滿意，同行認(rèn)可。 【研究方向】 Research Areas 1 多種固體潤滑材料的應(yīng)用研究 以固體潤滑為代表的特種潤滑技術(shù)是在二次世界大戰(zhàn)以后， 隨著航空航天等現(xiàn)代軍 工技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)裝備在苛刻工況條件下的潤滑要求而發(fā)展起來的新型潤滑材料和 技術(shù)，它有效地突破了常規(guī)潤滑材料的使用極限， 在解決機(jī)械裝備在特殊工況條件下的 潤

3、滑和防護(hù)技術(shù)難題方面發(fā)揮了十分重要的作用。美國、歐洲、俄羅斯、日本等工業(yè)發(fā) 達(dá)國家在特種潤滑材料方面先后投入了大量的研究和開發(fā)力量， 無論是在潤滑新材料品 種開發(fā)、材料研究水平、 軍用或民用領(lǐng)域的應(yīng)用、 產(chǎn)業(yè)化水平等方面都代表了目前國際 上的最高水平。這一方面國際上著名的研究和開發(fā)機(jī)構(gòu)有美國國家航天局NASA 的 Lewis研究中心、Argonne國家實(shí)驗(yàn)室和西北大學(xué)以及道康寧公司和杜邦公司；歐洲航天 局材料研究所、 英國帝國理工學(xué)院、 劍橋大學(xué) ；日本機(jī)械技術(shù)研究所、 航空宇宙研究所、 東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所、川邑研究所和才株）；俄羅斯的機(jī)械研究所和金屬 聚合物研究所以及世界各大飛機(jī)制造公司

4、的相關(guān)研究所等。 已經(jīng)開發(fā)的品種包括金屬基 高溫抗磨減摩材料、聚合物基自潤滑復(fù)合材料、固體潤滑涂層材料、PCVD多功能潤滑 薄膜材料、 特種潤滑油脂、 特種自潤滑耐磨電觸點(diǎn)材料等多種類型， 這些材料有效地突 破了常規(guī)油脂潤滑材料的使用極限， 在解決機(jī)械特殊潤滑技術(shù)難題、 提升產(chǎn)品技術(shù)水平 方面發(fā)揮了十分重要的作用。在相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面，以日本才UX（株）、美國道 康寧公司和杜邦公司為代表， 已相繼實(shí)現(xiàn)了多種固體潤滑材料的商品化生產(chǎn)， 達(dá)到了很 大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，相關(guān)產(chǎn)品在建筑、機(jī)械、交通、高速鐵路、汽車、紡織、家電甚至家庭 日用品方面均獲得了廣泛應(yīng)用， 其中在許多地方替代傳統(tǒng)潤滑材料取得了意想不到

5、的良 好效果，目前西方發(fā)達(dá)國家在民用工業(yè)領(lǐng)域采用特種潤滑材料的已越來越普遍， 與傳統(tǒng) 潤滑相比，市場占有率已接近 30%，并顯示了良好的發(fā)展前景。 國內(nèi)在固體潤滑材料的研究和應(yīng)用方面， 以中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所、 航天 703所、中國科學(xué)院金屬所、武漢材保所、清華大學(xué)、中國航空材料研究院、上海材料 所等為代表， 他們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域做出了各具特色的工作， 在軍用和民用技術(shù)方面， 為國家 經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重要的貢獻(xiàn)。 尤其是近 10多年來， 有關(guān)這一方面的技術(shù)發(fā)展很快， 截至 目前，國內(nèi)共重點(diǎn)發(fā)展了金屬基高溫抗磨復(fù)合材料、聚合物基自潤滑復(fù)合材料、 固體潤滑涂層材料、物理氣相沉積（PVD ）潤滑薄膜

6、、特種潤滑油脂及添加劑、 陶瓷基耐磨材料六大類固體潤滑材料和技術(shù)，從公開發(fā)表的專利和文獻(xiàn)資料對(duì)比來看， 國內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域所發(fā)展的材料類型和研究水平總體與國外同步，但在產(chǎn)品品種和性能， 以及系列化、規(guī)范化和應(yīng)用方面，與國外相比都還有不小的差距 固體潤滑材料是工業(yè)技術(shù)發(fā)展必須的基礎(chǔ)材料， 本項(xiàng)目針對(duì)寧波及周邊地區(qū)企業(yè)對(duì) 高性能固體潤滑技術(shù)的具體需求， 以實(shí)驗(yàn)室合作方中科院蘭州化物所多年來在高技術(shù)應(yīng) 用研究所積累的固體潤滑成果為基礎(chǔ)， 開展多種類型固體潤滑材料的應(yīng)用研究， 力求解 決多項(xiàng)企業(yè)發(fā)展中的技術(shù)難題，為企業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品更新?lián)Q代做出實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。 2 物理及化學(xué)氣相沉積在材料防護(hù)中的應(yīng)用研究 浙

7、江省是磁性材料產(chǎn)業(yè)大省，各類磁性材料的產(chǎn)量占全國80%以上，其中以釹鐵硼 為主的稀土永磁材料主要集中在寧波地區(qū)，生產(chǎn)規(guī)模已超過 20000 噸/年，實(shí)際產(chǎn)量占 全國的 50左右。針對(duì)稀土永磁材料尤其是釹鐵硼材料耐腐蝕性能差的特點(diǎn)，采用電 沉積、電泳、化學(xué)沉積、物理氣相沉積的手段在磁體表面沉積有機(jī)、金屬或合金鍍層對(duì) 磁體進(jìn)行防護(hù)。 研究電沉積及化學(xué)沉積過程中磁體吸氫腐蝕對(duì)鍍層結(jié)合力的影響，研究 稀土永磁材料表面化學(xué)沉積非晶薄膜的機(jī)制， 為解決稀土永磁材料在永磁電機(jī)及混合動(dòng) 力汽車電機(jī)中的應(yīng)用瓶頸問題提供理論依據(jù)。 3 有機(jī)功能涂層與涂料 現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使人們?cè)絹碓街匾暡牧匣虍a(chǎn)品的表面性能，除了高

8、強(qiáng)度、高硬度、 高模量等為特征的無機(jī)表面或涂層外，在很多領(lǐng)域或場合需要在潤濕、吸附、粘附、摩 擦、潤滑、防護(hù)、分子識(shí)別、表面官能化等方面具有特殊性質(zhì)的有機(jī)功能薄膜或涂層。 有機(jī)功能表面與涂層具有適用面廣、備選材料眾多、功能豐富、施工簡單、易于工業(yè)化 等優(yōu)點(diǎn)，本研究將通過分子設(shè)計(jì)、表面化學(xué)反應(yīng)、表面涂覆等各種化學(xué)、物理手段對(duì)各 類材料表面進(jìn)行化學(xué)成分和形態(tài)的控制或改性， 以達(dá)到滿足各領(lǐng)域中所需的特殊性能的 目的。主要研究內(nèi)容包括以下三個(gè)方面：功能性粘接涂層、功能涂料與涂裝、表面潤濕 性的可控技術(shù)。 功能性粘接涂層： 針對(duì)汽車工業(yè)、機(jī)械裝備業(yè)、電子工業(yè)、軍工等工業(yè)領(lǐng)域?qū)櫥?耐磨和表面防護(hù)的需求

9、，開發(fā)具有低摩擦系數(shù)、耐磨損、耐腐蝕、強(qiáng)附著力等功能的粘 接型涂層產(chǎn)品和技術(shù)，以達(dá)到節(jié)能、節(jié)材、延壽、環(huán)保、高生產(chǎn)效率等目的。目前研究 中的課題包括粘接型自潤滑涂層、 UV 光固化粘接劑與涂層、中高溫玻璃油墨等； 粉末涂料與涂裝： 粉末涂料是以合成樹脂為主要的成膜物質(zhì)，借助氣體作為分散介 質(zhì)分散到物體表面， 經(jīng)過加熱熔融流平成膜的固體涂料， 是無污染、省能耗、高效涂裝、 便于儲(chǔ)運(yùn)的涂料品種，已經(jīng)成為國內(nèi)外大規(guī)模生產(chǎn)轎車、電器所迫切需要的涂料品種。 粉末涂料與涂裝以其節(jié)省資源， 無公害， 省能源，勞動(dòng)生產(chǎn)率高和便于實(shí)施自動(dòng)化生產(chǎn) 而得到迅速地發(fā)展。粉末涂料符合國際上的“經(jīng)濟(jì)，環(huán)保，高效，性能卓越

10、”經(jīng)濟(jì)四原 則，因而粉末涂料工業(yè)增長很快，它將成為 21 世紀(jì)世界工業(yè)涂料體系中僅次于水性涂 料的第二大工業(yè)涂料， 已成為涂料行業(yè)科技工作者研究和關(guān)注的焦點(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)室擬開展課 題包括聚酯環(huán)氧類和丙烯酸酯類粉末涂料的開發(fā)； 表面潤濕性的可控技術(shù)： 將針對(duì)眾多工業(yè)領(lǐng)域中普遍存在的材料的潤濕與浸潤的共 性基礎(chǔ)問題進(jìn)行研究。 潤濕與浸潤的重要性在許多生產(chǎn)工藝中有重要體現(xiàn)， 如復(fù)合材料 中樹脂對(duì)增強(qiáng)相的浸潤、織物染整、金屬焊接、生物吸附等，因此研究表面潤濕行為的 可控技術(shù)在許多工業(yè)過程中具有極其重要的效應(yīng)， 同時(shí)一些特殊的潤濕現(xiàn)象， 如超疏水、 超潤濕在自清潔、抗污染等前沿領(lǐng)域具有極其誘人的應(yīng)用前景。

11、固體潤滑涂層材料 根據(jù)引進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用需求，分別發(fā)展出一種Falex耐磨壽命（一種國際標(biāo)準(zhǔn)潤滑涂 層摩擦磨損試驗(yàn)方法）長于250min Falex承載能力大于12000N,各項(xiàng)性能符合國際最 高標(biāo)準(zhǔn)美軍標(biāo) MIL-L-46010E 的固體潤滑涂層和一種噴霧劑包裝的常溫固化，中、高溫 度適用的固體潤滑防護(hù)涂層，要求該涂層的基本性能達(dá)到 MIL-L-23398 的水平。 4 PVD 、CVD 硬質(zhì)耐磨薄膜材料與技術(shù) 目前先進(jìn)制造業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展， 使工具、 模具、機(jī)械部件等服役條件 更苛刻，傳統(tǒng)單一性能的硬質(zhì)材料和防護(hù)技術(shù)已難以滿足其更高要求。 但隨能源和環(huán)境 問題的日益突出， 傳統(tǒng)濕式電

12、鍍、 化學(xué)鍍表面防護(hù)技術(shù)因?qū)Νh(huán)境造成的大量污染和人體 健康的巨大威脅面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)， 開發(fā)基于傳統(tǒng)材料耐磨、 潤滑和防護(hù)的表面多功能化 薄膜材料，及無毒、環(huán)保、干式的高值化構(gòu)筑真空鍍膜表面技術(shù)尤為迫切和重要。本研 究擬主要采用多種物理氣相沉積（ PVD ）和化學(xué)氣相沉積（ CVD ）的綠色真空鍍膜技 術(shù)，通過對(duì)薄膜材料的組分設(shè)計(jì)、參數(shù)調(diào)控、結(jié)構(gòu)表征、物性分析、工藝優(yōu)化，建立不 同性能剪裁的薄膜生長機(jī)制和大面積可控制備技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)高性能硬質(zhì)薄膜材料制備新技 術(shù)、新工藝的突破，推廣其在若干重大領(lǐng)域中的工程化應(yīng)用，結(jié)合關(guān)鍵裝備自主研制， 提供滿足不同用戶需求的一整套完整、 創(chuàng)新的硬質(zhì)薄膜技術(shù)解決方案

13、。 主要研究內(nèi)容包 括：高性能類金剛石薄膜材料及其產(chǎn)業(yè)化； 磁過濾陰極真空電弧超硬、 耐磨薄膜與技術(shù)； 新型納米結(jié)構(gòu)高硬度、超潤滑薄膜材料； PVD 功能裝飾耐磨防護(hù)薄膜與技術(shù)。 高性能類金剛石薄膜材料制備及其產(chǎn)業(yè)化： 主要針對(duì)傳統(tǒng) DLC 薄膜技術(shù)制備薄膜面 積小、生長速率低、 等離子體不穩(wěn)定的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸， 利用線性離子束復(fù)合矩形磁控濺 射技術(shù)具有離化率高、等離子體穩(wěn)定、大面積生長容易、沉積速率高、摻雜復(fù)合方便等 突出優(yōu)點(diǎn)，研究復(fù)合 PVD 技術(shù)下不同結(jié)構(gòu)和生長參數(shù)對(duì)薄膜結(jié)合力、力學(xué)、摩擦學(xué)行 為的影響，以獲得硬度高、應(yīng)力低、結(jié)合力好的高性能 DLC 硬質(zhì)薄膜制備新工藝、新 技術(shù)，掌握大面

14、積可控制備核心技術(shù)，全面促進(jìn)其重大工程化應(yīng)用。 磁過濾陰極真空電弧超硬、耐磨薄膜與技術(shù)： 針對(duì)精密工模具、微電子、磁存儲(chǔ)行 業(yè)對(duì)超硬、超光滑、超薄防護(hù)材料的特性要求和傳統(tǒng)多弧離子鍍存在大顆粒融滴污染、 成本高的問題， 擬通過對(duì)磁過濾器中磁場和等離子體特性的模擬計(jì)算， 研制具有有效大 顆粒過濾和高等離子體輸運(yùn)的先進(jìn)磁過濾陰極真空電弧沉積裝置 （FCVA） 。并開展新型 FCVA 技術(shù)中，不同工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)對(duì) ta-C 碳膜、金屬膜、納米異質(zhì)超硬膜的動(dòng)力學(xué) 生長和物性行為研究，建立 FCVA 生長薄膜的模型機(jī)制，掌握應(yīng)力降低可控技術(shù)，為 超高性能耐磨、 防護(hù)薄膜新材料的研究開發(fā)提供實(shí)驗(yàn)和理論數(shù)據(jù)，

15、 探索其進(jìn)一步的工程 化應(yīng)用。 新型納米結(jié)構(gòu)高硬度、超潤滑薄膜材料： DLC 薄膜材料具有高硬度、低摩擦系數(shù)、 良好耐磨耐蝕性等優(yōu)點(diǎn)， 是一類理想的硬質(zhì)多功能材料， 但存在抗氧化性較差的致命缺 點(diǎn)。氮基硬質(zhì)薄膜具有高硬度、耐磨、高抗氧化性的特點(diǎn)，但摩擦系數(shù)較高、易磨損。 針對(duì)現(xiàn)代切削加工業(yè)和國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的特殊功能需求， 本研究擬結(jié)合碳基和氮基薄膜 的特點(diǎn)，通過合理選擇具有提高潤滑和抗磨性能的單質(zhì)（ Ti、Cu、Si、N 等）和化合物 （MoS2、WS2 等）、及抗高溫性好的元素（ Al 、W 、Mo ），在不同基材上制備具有納 米復(fù)合、納米異質(zhì)多元、 納米梯度、 納米多層等特殊結(jié)構(gòu)的新型納米

16、結(jié)構(gòu)碳氮硬質(zhì)功能 薄膜，研究工藝、結(jié)構(gòu)、組分、成鍵方式等對(duì)薄膜物性的影響，探索具有高抗氧化性、 高硬度、超潤滑的新型納米結(jié)構(gòu)多功能薄膜的合成機(jī)制、可控制備技術(shù)及應(yīng)用。 PVD 硬質(zhì)裝飾耐磨薄膜與技術(shù)： 自 20 世紀(jì) 70 年代以來，以 TiN 、CrN、ZrN 等為代 表的裝飾性硬質(zhì)薄膜得到了極大的發(fā)展， 目前作為我國薄膜技術(shù)的支柱產(chǎn)業(yè)之一， 已廣 泛用于建筑、 表業(yè)、浴具五金等多個(gè)行業(yè)， 顏色也從初始的金黃色發(fā)展到了彩色、 槍黑、 干涉色等多種。然而，電腦、通訊、消費(fèi)電子產(chǎn)品等新興3C 行業(yè)的迅猛發(fā)展和市場的 多功能化高檔需求， 使單一裝飾性薄膜材料已很難滿足其高硬度、 高耐汗蝕、 高品質(zhì)

17、色 度等綜合性能苛刻要求， 具有功能性的裝飾薄膜新材料與技術(shù)開發(fā)已備受關(guān)注。 本研究 擬開展兼具功能化和色彩多樣化的高品質(zhì)功能裝飾薄膜新材料基礎(chǔ)研究及其低成本 PVD 產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)。 【科研進(jìn)展】 Progress 1 物理氣相沉積用于 NdFeB 防護(hù) 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所采用物理氣相沉積用于 NdFeB 防護(hù)已經(jīng)做了大量的工作。 自 行設(shè)計(jì)了半工業(yè)化的磁控濺射系統(tǒng)，有效地解決了磁控濺射沉積過程中的陰影效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了磁體所有外 表面均勻鍍膜，也可對(duì)一定長徑比的磁環(huán)進(jìn)行均勻鍍膜處理。通過磁控靶設(shè)計(jì)，顯著提高了沉積薄膜速 率。采用磁控濺射沉積金屬薄膜及多層梯度薄膜用于釹鐵硼磁體防護(hù)

18、研究取得較好效果。沉積的防護(hù)薄 膜具有優(yōu)異的耐侯性能，一定的耐磨性能，并且沉積的防護(hù)薄膜不降低磁體的各項(xiàng)磁性能指標(biāo)。而且該 設(shè)備和工藝易于移植到其他材料的防護(hù)應(yīng)用。 磁體采用磁控濺射沉積防護(hù)薄膜的形貌 2 類金剛石硬質(zhì)薄膜 類金剛石涂層是一大類非晶碳涂層材料的統(tǒng)稱，具有高硬度、高耐磨耐蝕性、低摩擦系數(shù)、良好絕 緣性、優(yōu)異生物兼容性、在可見到紫外光范圍內(nèi)透明、表面光滑等諸多優(yōu)異特性。另外，類金剛石涂層 可在多種低溫的 PVD 、 CVD 真空鍍膜技術(shù)下順利進(jìn)行，大面積生長容易，基體材料適用性廣；性能可 在潤滑性好的石墨和硬度最高的金剛石大范圍內(nèi)可控剪裁，功能自由度高。因此，作為替代升級(jí)濕式電 鍍涂層技術(shù)的有力之選，和產(chǎn)業(yè)化用高性能硬質(zhì)涂層材料首選，已成為全球關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。 然而，目前傳統(tǒng) PVD 、CVD 技術(shù)制備的類金剛石涂層還存在：涂層殘余應(yīng)力大、膜基結(jié)合力弱、摩 擦性能不穩(wěn)定、沉積面積小、成本高等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)化瓶頸問題，這極大的限制了類金剛石涂層的大范圍產(chǎn) 業(yè)化應(yīng)用。針對(duì)這些難題，通過核心裝備技術(shù)的研制突破與涂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，寧波材料所的類金剛 石涂層技術(shù)突出特點(diǎn)為： 1) 大面積、低成本復(fù)合離