超輕多孔材料和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)型的多功能化基礎(chǔ)研究要點(diǎn)

1、項(xiàng)目名稱：首席科學(xué)家：起止年限：依托部門：超輕多孔材料和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)型的多功能化基礎(chǔ)研究盧天健 西安交通大學(xué)2006.1 至 2010.12教育部一、研究?jī)?nèi)容本項(xiàng)目目標(biāo)是與重大應(yīng)用背景相結(jié)合 （主要包括超輕多孔金屬在高能耗運(yùn)載裝備、航天、機(jī)械、建筑、微電子散熱部件中等的應(yīng)用） ，從材料學(xué)、力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、聲學(xué)等學(xué)科交叉融合的角度，采用由微細(xì)觀逐漸進(jìn)入宏觀領(lǐng)域的研究思路， 建立超輕多孔金屬材料和結(jié)構(gòu)制備機(jī)理及性能表征的理論和技術(shù)體系； 針對(duì)有代表性和重大應(yīng)用背景的多孔金屬結(jié)構(gòu)， 通過對(duì)多孔材料微結(jié)構(gòu)和組織的優(yōu)化設(shè)計(jì)， 達(dá)到特定結(jié)構(gòu)性能要求， 實(shí)現(xiàn)從材料性能到結(jié)構(gòu)性能一體化設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目

2、擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題和主要研究?jī)?nèi)容包括：1 高孔隙率多孔金屬材料的制備機(jī)理研究及流變制備過程精確仿真和實(shí)現(xiàn)超輕多孔金屬尤其是無序多孔金屬制備中的關(guān)鍵科學(xué)問題包括材料多孔化的機(jī)理， 金屬熔體在多孔介質(zhì)中的滲流過程， 不同材質(zhì)、 不同性能的金屬纖維與致密金屬界面的形成機(jī)理， 納米模板技術(shù)制備介孔材料的合成機(jī)理， 有序多孔金屬結(jié)構(gòu)自由成型方法及其制造過程的仿真，材料傳輸與成型條件可控制性及仿真，以及小尺寸下的塑性成形、質(zhì)量遷移等復(fù)雜流固耦合、流變制備過程等。而流變過程除涉及材料非線性外， 還涉及到幾何流形和邊界接觸雙重非線性大變形等基礎(chǔ)科學(xué)問題。主要研究?jī)?nèi)容：（ 1） 以汽車為應(yīng)用對(duì)象的高比強(qiáng)度新型

3、多組元 泡沫鋁合金 的基礎(chǔ)制備理論,以載人航天為應(yīng)用對(duì)象的 一致性控制孔隙率結(jié)構(gòu)泡沫純鋁 的基礎(chǔ)制備理論及工藝優(yōu)化方法，主要包括：熔體泡沫化制備過程中球形孔、多邊形孔、泡沫形成規(guī)律及演變規(guī)律， tih 2 熱分解動(dòng)力學(xué)與熔體泡沫化過程關(guān)系， 凝固過程中與兩相組分有關(guān)導(dǎo)熱率的變化規(guī)律等； （ 2）泡沫鋁合金異型件的制備理論，主要包括：泡沫生長(zhǎng)規(guī)律、 泡沫長(zhǎng)大后的排液規(guī)律以及泡沫穩(wěn)定性機(jī)理等； （ 3） 通孔多樣化泡 沫金屬制備理論的發(fā)展和創(chuàng)新，主要包括：金屬熔體在多孔介質(zhì)中的滲流過程、石膏型的強(qiáng)度與可溶性的協(xié)調(diào)、海綿骨架的加粗，梯度泡沫金屬的制備手段等；（ 4）有序微結(jié)構(gòu)多孔金屬的可控性制造理論

4、，主要包括：金屬成形制造過程的熱循環(huán)和材料組織轉(zhuǎn)變過程規(guī)律，成形過程參數(shù)與顯微組織相變、變形等關(guān)系，材料微觀組織動(dòng)態(tài)演化的精確仿真等； （ 5） 創(chuàng)新構(gòu)型金屬纖維超薄層合結(jié)構(gòu)制備的基礎(chǔ)理論， 主要包括： 異材連接的界面物理化學(xué)過程及其界面微觀結(jié)構(gòu)、 從微觀到宏觀的結(jié)構(gòu)和形態(tài)的控制等； （ 6） 多功能介孔材料制備的基礎(chǔ)理論， 主要包括：模板劑的種類及其用量、原料中雜質(zhì)離子的濃度，原料的種類及用量，后處理等制備條件對(duì)材料介孔結(jié)構(gòu)的影響等。2 超輕多孔材料的力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)等性能表征理論體系根據(jù)不同應(yīng)用需求，超輕多孔材料的孔徑有納米、微米、毫米量級(jí)三大類，與其作為結(jié)構(gòu)部件的最小幾何特征尺寸

5、常常相差不遠(yuǎn)。 在此應(yīng)用范圍內(nèi)， 已有研究表明它們的材料性能具有顯著的尺度效應(yīng)， 而基于連續(xù)介質(zhì)假設(shè)下的力學(xué)、 熱學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)等傳統(tǒng)理論并不能解釋這種效應(yīng)，具有明顯的局限性。建立一種能準(zhǔn)確表征超輕多孔材料與尺度相關(guān)的力學(xué)、 熱學(xué)、 聲學(xué)、 電磁學(xué)等宏觀性能的新理論體系以及如何在該理論框架下定量、 可靠、 系統(tǒng)地分析材料宏觀性能與微結(jié)構(gòu)之間的依賴關(guān)系是當(dāng)前力學(xué)、材料學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的前沿科學(xué)問題。主要研究?jī)?nèi)容：超輕多孔材料從納米到毫米孔徑跨尺度本構(gòu)行為的宏觀唯象理論、 微細(xì)觀理論和計(jì)算模型； 在機(jī)械和溫度等多場(chǎng)載荷作用下的疲勞、 斷裂以及對(duì)缺陷的敏感性等破壞特性；應(yīng)力波、沖擊波和輕質(zhì)物理波（

6、聲波、電磁波）在多孔材料中的傳播機(jī)理以及對(duì)微細(xì)觀結(jié)構(gòu)的依賴性； 金屬泡沫等超輕多孔材料中的導(dǎo)熱、 對(duì)流、輻射特性,宏觀傳熱與其微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系,微細(xì)多孔跨尺度下單相與兩相傳熱機(jī)理綜合傳熱效果的試驗(yàn)測(cè)定，數(shù)學(xué)模型、數(shù)值方法以及傳熱特征量的表征體系 ;超輕多孔機(jī)電材料的建模、靜定結(jié)構(gòu)分析、材料選擇、材料特性及本構(gòu)關(guān)系等。3 超輕多孔材料的微細(xì)觀組織與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)新理論微結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要涉及到兩大難題： 一是在給定微結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)型下如何快速計(jì)算其宏觀性能， 二是優(yōu)化用于描述微結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)型所需的大量變量的有效算法（待優(yōu)化變量數(shù)龐大，往往成千上萬甚至更多；多目標(biāo)函數(shù)、多工況下的優(yōu)化） 。這些科學(xué)問題的正

7、確解決，離不開在力學(xué)性能、熱性能、物理波傳播性能三大方面的特殊要求下， 超輕多孔材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多目標(biāo)、 多約束、 多場(chǎng)耦合的大規(guī)模優(yōu)化問題的提法和求解方法，以及材料與結(jié)構(gòu)并發(fā)設(shè)計(jì)和多功能協(xié)同設(shè)計(jì)。主要研究?jī)?nèi)容：以超輕質(zhì)多孔金屬基多功能材料為背景， 研究材料微結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)幾何設(shè)計(jì)并發(fā)的設(shè)計(jì)理論；研究材料和結(jié)構(gòu)在力場(chǎng)、熱場(chǎng)、聲場(chǎng)、電磁場(chǎng)等多場(chǎng)耦合條件下的力學(xué)性能（剛度、強(qiáng)度、韌性、穩(wěn)定性等） 、熱性能（導(dǎo)熱/對(duì)流/輻射）、波導(dǎo)性能（聲波、電磁波、彈性波等物理波的傳輸、隔斷以及響應(yīng)等）等多功能協(xié)同的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法。 探討輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、 輕質(zhì)熱性能材料、 輕質(zhì)物理波傳播性能材料、以及多場(chǎng)耦合條件下輕

8、質(zhì)多功能結(jié)構(gòu)/部件的宏觀幾何設(shè)計(jì)和材料微觀構(gòu)型設(shè)計(jì)并發(fā)的設(shè)計(jì)優(yōu)化等問題的提法和求解方法， 為輕質(zhì)高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 防熱 /隔熱材料設(shè)計(jì)、特定性能（特定力學(xué)、傳熱、波導(dǎo)性能等）材料設(shè)計(jì)提供有 效的設(shè)計(jì)優(yōu)化理論和方法。4 纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的多功能一體化構(gòu)建理論由于纖維增強(qiáng)泡沫金屬多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)涉及不同材料及結(jié)構(gòu)層次， 因此對(duì)其進(jìn)行制備以及力學(xué)和物理性能的研究具有較大的難度。 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題包括： 纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的成型工藝； 復(fù)雜載荷作用下， 纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯梁、 板和殼的力學(xué)行為、 損傷機(jī)理、 強(qiáng)度準(zhǔn)則以及沖擊載荷作用下的失效過程、剩余壽命預(yù)報(bào)、可靠

9、性評(píng)價(jià)等。主要研究?jī)?nèi)容：（ 1）針對(duì)汽車、高速列車、船舶、航天航空等領(lǐng)域典型的環(huán)境載荷，對(duì)纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析， 以確定最優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式。 （ 2）采用不同的結(jié)構(gòu)成型工藝， 以使制備出來的纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件滿足不同性能指標(biāo)的要求。（3）纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理和破壞模式研究， 包括強(qiáng)度準(zhǔn)則的確定； 宏觀性能預(yù)報(bào)； 熱機(jī)械載荷作用下的大撓度彎曲行為、 屈曲和后屈曲行為以及塑性屈曲行為； 沖擊載荷作用下的剩余剛度及強(qiáng)度預(yù)報(bào)；復(fù)雜載荷作用下的失效破壞研究。（4）纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的物理性能研究。（5）可靠性評(píng)價(jià)。本項(xiàng)目目標(biāo)是

10、與重大應(yīng)用背景相結(jié)合 （主要包括超輕多孔金屬在高能耗運(yùn)載 裝備、航天、機(jī)械、建筑、微電子散熱部件中等的應(yīng)用） ，從材料學(xué)、力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、聲學(xué)等學(xué)科交叉融合的角度，采用由微細(xì)觀逐漸進(jìn)入宏觀領(lǐng)域的研究思路， 建立超輕多孔金屬材料和結(jié)構(gòu)制備機(jī)理及性能表征的理論和技術(shù)體系； 針對(duì)有代表性和重大應(yīng)用背景的多孔金屬結(jié)構(gòu)， 通過對(duì)多孔材料微結(jié)構(gòu)和組織的優(yōu)化設(shè)計(jì)， 達(dá)到特定結(jié)構(gòu)性能要求， 實(shí)現(xiàn)從材料性能到結(jié)構(gòu)性能一體化設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題和主要研究?jī)?nèi)容包括：1 高孔隙率多孔金屬材料的制備機(jī)理研究及流變制備過程精確仿真和實(shí)現(xiàn)超輕多孔金屬尤其是無序多孔金屬制備中的關(guān)鍵科學(xué)問題包括材料多

11、孔化的機(jī)理， 金屬熔體在多孔介質(zhì)中的滲流過程， 不同材質(zhì)、 不同性能的金屬纖維與致密金屬界面的形成機(jī)理， 納米模板技術(shù)制備介孔材料的合成機(jī)理， 有序多孔金屬結(jié)構(gòu)自由成型方法及其制造過程的仿真，材料傳輸與成型條件可控制性及仿真，以及小尺寸下的塑性成形、質(zhì)量遷移等復(fù)雜流固耦合、流變制備過程等。而流變過程除涉及材料非線性外， 還涉及到幾何流形和邊界接觸雙重非線性大變形等基礎(chǔ)科學(xué)問題。主要研究?jī)?nèi)容：（ 1） 以汽車為應(yīng)用對(duì)象的高比強(qiáng)度新型多組元 泡沫鋁合金 的基礎(chǔ)制備理論,以載人航天為應(yīng)用對(duì)象的 一致性控制孔隙率結(jié)構(gòu)泡沫純鋁 的基礎(chǔ)制備理論及工藝優(yōu)化方法，主要包括：熔體泡沫化制備過程中球形孔、多邊形孔

12、、泡沫形成規(guī)律及演變規(guī)律， tih 2 熱分解動(dòng)力學(xué)與熔體泡沫化過程關(guān)系， 凝固過程中與兩相組分有關(guān)導(dǎo)熱率的變化規(guī)律等； （ 2）泡沫鋁合金異型件的制備理論，主要包括：泡沫生長(zhǎng)規(guī)律、 泡沫長(zhǎng)大后的排液規(guī)律以及泡沫穩(wěn)定性機(jī)理等； （ 3） 通孔多樣化泡沫金屬制備理論的發(fā)展和創(chuàng)新，主要包括：金屬熔體在多孔介質(zhì)中的滲流過程、石膏型的強(qiáng)度與可溶性的協(xié)調(diào)、海綿骨架的加粗，梯度泡沫金屬的制備手段等；（ 4）有序微結(jié)構(gòu)多孔金屬的可控性制造理論，主要包括：金屬成形制造過程的熱循環(huán)和材料組織轉(zhuǎn)變過程規(guī)律，成形過程參數(shù)與顯微組織相變、變形等關(guān)系，材料微觀組織動(dòng)態(tài)演化的精確仿真等； （ 5） 創(chuàng)新構(gòu)型金屬纖維超薄層

13、合結(jié)構(gòu)制備的基礎(chǔ)理論， 主要包括： 異材連接的界面物理化學(xué)過程及其界面微觀結(jié)構(gòu)、 從微觀到宏觀的結(jié)構(gòu)和形態(tài)的控制等； （ 6） 多功能介孔材料制備的基礎(chǔ)理論， 主要包括：模板劑的種類及其用量、原料中雜質(zhì)離子的濃度，原料的種類及用量，后處理等制備條件對(duì)材料介孔結(jié)構(gòu)的影響等。2 超輕多孔材料的力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)等性能表征理論體系根據(jù)不同應(yīng)用需求，超輕多孔材料的孔徑有納米、微米、毫米量級(jí)三大類，與其作為結(jié)構(gòu)部件的最小幾何特征尺寸常常相差不遠(yuǎn)。 在此應(yīng)用范圍內(nèi)， 已有研究表明它們的材料性能具有顯著的尺度效應(yīng)， 而基于連續(xù)介質(zhì)假設(shè)下的力學(xué)、 熱學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)等傳統(tǒng)理論并不能解釋這種效應(yīng)，具有明顯

14、的局限性。建立一種能準(zhǔn)確表征超輕多孔材料與尺度相關(guān)的力學(xué)、 熱學(xué)、 聲學(xué)、 電磁學(xué)等宏觀性能的新理論體系以及如何在該理論框架下定量、 可靠、 系統(tǒng)地分析材料宏觀性能與微結(jié)構(gòu)之間的依賴關(guān)系是當(dāng)前力學(xué)、材料學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的前沿科學(xué)問題。主要研究?jī)?nèi)容：超輕多孔材料從納米到毫米孔徑跨尺度本構(gòu)行為的宏觀唯象理論、 微細(xì)觀理論和計(jì)算模型； 在機(jī)械和溫度等多場(chǎng)載荷作用下的疲勞、 斷裂以及對(duì)缺陷的敏感性等破壞特性；應(yīng)力波、沖擊波和輕質(zhì)物理波（聲波、電磁波）在多孔材料中的傳播機(jī)理以及對(duì)微細(xì)觀結(jié)構(gòu)的依賴性； 金屬泡沫等超輕多孔材料中的導(dǎo)熱、 對(duì)流、輻射特性,宏觀傳熱與其微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系,微細(xì)多孔跨尺度下單相與兩相

15、傳熱機(jī)理綜合傳熱效果的試驗(yàn)測(cè)定，數(shù)學(xué)模型、數(shù)值方法以及傳熱特征量的表征體系 ;超輕多孔機(jī)電材料的建模、靜定結(jié)構(gòu)分析、材料選擇、材料特性及本構(gòu)關(guān)系等。3 超輕多孔材料的微細(xì)觀組織與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)新理論微結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要涉及到兩大難題： 一是在給定微結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)型下如何快速計(jì)算其宏觀性能， 二是優(yōu)化用于描述微結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)型所需的大量變量的有效算法（待優(yōu)化變量數(shù)龐大，往往成千上萬甚至更多；多目標(biāo)函數(shù)、多工況下的優(yōu)化） 。這些科學(xué)問題的正確解決，離不開在力學(xué)性能、熱性能、物理波傳播性能三大方面的特殊要求下， 超輕多孔材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多目標(biāo)、 多約束、 多場(chǎng)耦合的大規(guī)模優(yōu)化問題的提法和求解方法，以及材料與結(jié)

16、構(gòu)并發(fā)設(shè)計(jì)和多功能協(xié)同設(shè)計(jì)。主要研究?jī)?nèi)容：以超輕質(zhì)多孔金屬基多功能材料為背景， 研究材料微結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)幾何設(shè)計(jì)并發(fā)的設(shè)計(jì)理論；研究材料和結(jié)構(gòu)在力場(chǎng)、熱場(chǎng)、聲場(chǎng)、電磁場(chǎng)等多場(chǎng)耦合條件下的力學(xué)性能（剛度、強(qiáng)度、韌性、穩(wěn)定性等） 、熱性能（導(dǎo)熱/對(duì)流/輻射）、波導(dǎo)性能（聲波、電磁波、彈性波等物理波的傳輸、隔斷以及響應(yīng)等）等多功能協(xié)同的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法。 探討輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、 輕質(zhì)熱性能材料、 輕質(zhì)物理波傳播性能材料、以及多場(chǎng)耦合條件下輕質(zhì)多功能結(jié)構(gòu)/部件的宏觀幾何設(shè)計(jì)和材料微觀構(gòu)型設(shè)計(jì)并發(fā)的設(shè)計(jì)優(yōu)化等問題的提法和求解方法， 為輕質(zhì)高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 防熱 /隔熱材料設(shè)計(jì)、特定性能（特定力學(xué)、傳熱、波導(dǎo)性

17、能等）材料設(shè)計(jì)提供有效的設(shè)計(jì)優(yōu)化理論和方法。4 纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的多功能一體化構(gòu)建理論由于纖維增強(qiáng)泡沫金屬多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)涉及不同材料及結(jié)構(gòu)層次， 因此對(duì)其進(jìn)行制備以及力學(xué)和物理性能的研究具有較大的難度。 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題包括： 纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的成型工藝； 復(fù)雜載荷作用下， 纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯梁、 板和殼的力學(xué)行為、 損傷機(jī)理、 強(qiáng)度準(zhǔn)則以及沖擊載荷作用下的失效過程、剩余壽命預(yù)報(bào)、可靠性評(píng)價(jià)等。主要研究?jī)?nèi)容：（ 1）針對(duì)汽車、高速列車、船舶、航天航空等領(lǐng)域典型的環(huán)境載荷，對(duì)纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析， 以確定最優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式。 （

18、 2）采用不同的結(jié)構(gòu)成型工藝， 以使制備出來的纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件滿足不同性能指標(biāo)的要求。（3）纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理和破壞模式研究， 包括強(qiáng)度準(zhǔn)則的確定； 宏觀性能預(yù)報(bào)； 熱機(jī)械載荷作用下的大撓度彎曲行為、 屈曲和后屈曲行為以及塑性屈曲行為； 沖擊載荷作用下的剩余剛度及強(qiáng)度預(yù)報(bào)；復(fù)雜載荷作用下的失效破壞研究。（4）纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的物理性能研究。（5）可靠性評(píng)價(jià)。二、預(yù)期目標(biāo)1 總體目標(biāo)本項(xiàng)目將針對(duì)以節(jié)能、凈化、超輕質(zhì)、多孔、多功能為特征的新材料體系，以現(xiàn)實(shí)的國家重大需求為牽引， 以發(fā)展和建立超輕多孔材料的完整科學(xué)和技術(shù)體系為目標(biāo)，交叉融合材

19、料科學(xué)與工程、力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械學(xué)、微電子學(xué)等學(xué)科， 重點(diǎn)進(jìn)行制備機(jī)理與手段、 流變制備過程精確仿真和實(shí)現(xiàn)、 宏微觀性能表征及其尺度效應(yīng)、 材料與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論研究； 針對(duì)材料在典型力/熱/聲 /電磁外場(chǎng)及其耦合狀態(tài)下的復(fù)合性能，形成系統(tǒng)規(guī)范的表 征方法、測(cè)試與評(píng)價(jià)技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的微觀構(gòu)型與宏觀結(jié)構(gòu)/部件進(jìn)行一 體化多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)。通過該項(xiàng)目的實(shí)施，發(fā)表一批高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文；出版理 論體系明確、特色鮮明的學(xué)術(shù)專著35部；培養(yǎng)造就一支團(tuán)結(jié)合作、富有朝氣和 創(chuàng)新精神的多孔金屬的基礎(chǔ)與高技術(shù)研究隊(duì)伍。2五年預(yù)期目標(biāo)科學(xué)理論層面:1）揭示熔體中泡沫化制備過程中球形孔

20、 /多邊形孔/泡沫的形成規(guī)律及演變 規(guī)律、tih2熱分解動(dòng)力學(xué)與熔體泡沫化過程的關(guān)系以及凝固過程中與兩相組分有 關(guān)導(dǎo)熱率的變化規(guī)律；建立泡沫鋁合金異型件制備過程中泡沫生長(zhǎng)規(guī)律、泡沫長(zhǎng) 大后的排液規(guī)律以及泡沫穩(wěn)定性機(jī)理；實(shí)現(xiàn)對(duì)超輕柵格材料和超輕纖維復(fù)合多孔 金屬從微觀到宏觀的結(jié)構(gòu)和形態(tài)的定量控制；揭示異材連接的界面物理化學(xué)過程 及其界面微觀結(jié)構(gòu)；揭示模板劑制備介孔材料的合成機(jī)理；揭示多尺度有序多孔 結(jié)構(gòu)的制備過程中材料傳輸與成型條件控制機(jī)理，以及金屬成形制造過程的熱循 環(huán)和材料組織轉(zhuǎn)變過程規(guī)律；建立材料非線性、幾何流形及邊界接觸的非線性大 變形流變過程的有效數(shù)值模擬方法；實(shí)現(xiàn)對(duì)材料微觀組織動(dòng)態(tài)演

21、化的精確仿真。2）建立超輕多孔材料從納米到毫米孔徑跨尺度本構(gòu)行為的宏觀唯象理論、 微細(xì)觀理論和計(jì)算模型；揭示在撞擊、爆炸沖擊波作用下應(yīng)力波在多孔材料中的 傳播機(jī)理和衰減規(guī)律及對(duì)細(xì)觀結(jié)構(gòu)的依賴性，建立強(qiáng)動(dòng)載荷下超輕多孔材料和結(jié) 構(gòu)的動(dòng)態(tài)損傷理論；揭示多孔金屬材料的流動(dòng)傳熱特性， 建立宏觀傳熱微觀結(jié)構(gòu) 的定量關(guān)系，研究在微細(xì)多孔跨尺度下單相與兩相傳熱機(jī)理， 揭示沸騰傳熱機(jī)理、 冷凝傳熱機(jī)理及多孔介質(zhì)燃油機(jī)理，建立有效的數(shù)學(xué)模型及傳熱特征量的表征體系；建立毫米波和厘米波在多孔金屬材料中的傳播理論，奠定多孔金屬材料在聲/電磁屏蔽和聲/電磁吸收領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)，指導(dǎo)具有特殊吸波或屏蔽功能的多孔 金屬材料的

22、微孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)展相應(yīng)的表征方法和技術(shù)，并探尋是否存在能 夠透波的新型復(fù)合結(jié)構(gòu)多孔金屬材料。3）基于現(xiàn)有輕質(zhì)多功能結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)構(gòu)型的組合、協(xié)調(diào)和仿生設(shè)計(jì)的新構(gòu)型設(shè) 計(jì)技術(shù)，建立既能提供結(jié)構(gòu)拓?fù)?、形狀和尺寸幾何屬性參?shù)，又能提供結(jié)構(gòu)內(nèi)部 材料屬性參數(shù)（微結(jié)構(gòu)描述參數(shù)及其隨空間位置變化）的材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一 體化的設(shè)計(jì)優(yōu)化理論和方法，以及協(xié)同考慮多種功能、集多種功能于一體的設(shè)計(jì) 理論和方法。4）發(fā)展纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的細(xì)觀力學(xué)理論，給出該類結(jié) 構(gòu)的宏觀有效性能的預(yù)報(bào)公式；發(fā)展纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性理論， 確定該類結(jié)構(gòu)的臨界屈曲載荷；基于破壞性實(shí)驗(yàn)及無損檢測(cè)技術(shù)，表征纖維增

23、強(qiáng) 泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)理和破壞模式， 并建立材料破壞的相應(yīng)強(qiáng)度準(zhǔn)則；建 立復(fù)合材料結(jié)構(gòu)失效破壞過程的細(xì)觀力學(xué)模型，對(duì)其失效過程進(jìn)行數(shù)值模擬，揭示這類結(jié)構(gòu)失效破壞的內(nèi)在本質(zhì)。關(guān)鍵技術(shù)層次:1）研制高性能閉孔和通孔泡沫金屬及其三明治結(jié)構(gòu)、泡沫鋁合金異型件、 柵格金屬、金屬纖維復(fù)合多孔材料、多功能納米介孔材料，建立多套針對(duì)不同國 家需求的示范系統(tǒng)，形成多孔金屬制備和裝備等方面的專有技術(shù)與發(fā)明專利10項(xiàng)以上。2）在建立多孔材料微結(jié)構(gòu)尺度與結(jié)構(gòu)/系統(tǒng)跨尺度分析的理論基礎(chǔ)上，發(fā)展 多場(chǎng)耦合下材料宏觀和微細(xì)觀性能的數(shù)值表征方法，掌握跨尺度材料行為數(shù)值模 擬技術(shù)，包括：周期單元胞和三維超級(jí)單元胞有限元方

24、法； 汽車碰撞等的計(jì)算機(jī)仿真；充分考慮泡沫支架導(dǎo)熱及沸騰/ 凝結(jié)中的相互影響及耦合以及動(dòng)量方程中的非線性項(xiàng)在兩相流動(dòng)中的作用的數(shù)值方法; 非規(guī)則開放式孔隙多孔金屬材料中厘米波和毫米波的傳播規(guī)律以及三維多界面的反射、透射對(duì)傳播規(guī)律的影響等，為多孔材料性能的正確表征提供數(shù)值模擬基礎(chǔ)。3）結(jié)合基礎(chǔ)理論研究，針對(duì)典型的多孔材料及其復(fù)合結(jié)構(gòu)，發(fā)展力學(xué)、熱學(xué)、 波導(dǎo)等性能基本參量的實(shí)驗(yàn)表征方法， 包括： 高速攝像機(jī)和應(yīng)變片拍攝和記錄多孔金屬在不同沖擊速度下的受力分布、 形變和能量傳遞過程； 采用光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量多孔材料的相變傳熱及以紅外線熱成像系統(tǒng)測(cè)量表面連續(xù)溫度場(chǎng)； 結(jié)合體視熒光顯微鏡， 高速攝影快速變

25、化過程中的流型變化等。 借助高分辨電子顯微鏡、納米壓入原子力顯微鏡、靜態(tài)/疲勞拉伸臺(tái)、沖擊平臺(tái)、超聲c 掃描儀、 x-射線探測(cè)儀、高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、超高溫測(cè)試設(shè)備、微流體光學(xué)平臺(tái)、噪聲測(cè)量用消聲室、 激振和測(cè)振系統(tǒng)等先進(jìn)儀器和設(shè)備， 建立比較完備的關(guān)于材料從納米到毫米的介觀性能和結(jié)構(gòu)特征的表征方法、檢測(cè)平臺(tái)和測(cè)試規(guī)范，形成10 項(xiàng)以上專有技術(shù)和發(fā)明專利。4）在多孔材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面，提供：新型微觀構(gòu)型的線性、非線性等效性質(zhì)的分析計(jì)算方法； 含缺陷以及參數(shù)具有不確定性條件下的材料等效性質(zhì)的離散特征分析技術(shù)； 基于新體系輕質(zhì)材料， 考慮彈塑性性質(zhì)、 阻尼特性、 熱傳輸性能、電磁性能、 波導(dǎo)性能等的結(jié)構(gòu)

26、優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法； 桁架類空心材料結(jié)構(gòu)、 微層板結(jié)構(gòu)、 夾芯結(jié)構(gòu)等典型組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)； 材料性能和結(jié)構(gòu)功能指標(biāo)因子研究以及基于多指標(biāo)因子的材料和結(jié)構(gòu)并發(fā)設(shè)計(jì)方法； 跨尺度優(yōu)化問題的提法以及有效的求解方法研究， 跨尺度參數(shù)間敏度分析方法； 多物理場(chǎng)耦合作用下材料與結(jié)構(gòu)多尺度分析方法等。5)發(fā)展新的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制備工藝，研制出滿足不同功能需求的纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯超輕多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，形成該類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制備的專有技術(shù) 與發(fā)明專利4項(xiàng)。發(fā)展纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)失效破壞的實(shí)驗(yàn)表征方法，以用于結(jié)構(gòu)失效破壞的細(xì)觀力學(xué)模型建立。針對(duì)纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié) 構(gòu)，發(fā)展相應(yīng)的細(xì)觀力學(xué)理論，建

27、立復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的細(xì)觀結(jié)構(gòu)與其宏觀有效 性能的定量關(guān)系，以便于該類結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及有效性能預(yù)報(bào)。 針對(duì)航天航空、船舶、 汽車、高速列車等領(lǐng)域，研制超輕多功能復(fù)合材料構(gòu)件，如航天器上的超輕-隔熱結(jié)構(gòu)，汽車上的超輕-吸能-減振結(jié)構(gòu)，飛機(jī)、艦艇及高速列車上的超輕-減振-降噪 結(jié)構(gòu)等，以滿足工程實(shí)際的不同需求。階段性目標(biāo):研究將分兩個(gè)階段進(jìn)行，第一階段(20062007),主要對(duì)多孔材料的制備理 論和相關(guān)技術(shù)進(jìn)行初步研究，揭示材料宏觀性能和微細(xì)觀結(jié)構(gòu)的基本關(guān)系與表征 理論，發(fā)展跨尺度數(shù)值模擬技術(shù)、基本性能參數(shù)的實(shí)驗(yàn)表征方法和一體化優(yōu)化設(shè) 計(jì)方法，為進(jìn)一步的深入研究鎖定目標(biāo)和方向， 并搭建好具體主攻內(nèi)容的

28、軟硬件 工作平臺(tái)；第二階段(20082010)為系統(tǒng)深入的高級(jí)研發(fā)階段，主要針對(duì)共性 關(guān)鍵科學(xué)問題展開攻關(guān)，全面實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的五年預(yù)期目標(biāo)。第一階段目標(biāo)：(20062007)針對(duì)汽車、高速列車、飛行器等裝備典型結(jié)構(gòu)件所處的特殊環(huán)境，進(jìn)行詳細(xì) 調(diào)研，確定明確的技術(shù)指標(biāo)；建立具有國際先進(jìn)水平的超輕多孔金屬材料與結(jié)構(gòu) 制備和裝備的組合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成46種針對(duì)不同應(yīng)用需求的多孔金屬材料的設(shè) 計(jì)、選材和制備方案；提出材料多孔化的機(jī)理；探索異材連接的界面設(shè)計(jì)、形成、演變及破壞機(jī)理；研究多孔有序結(jié)構(gòu)自由成形成形過程中多參數(shù)耦合作用關(guān)系。建立單一外場(chǎng)下（凈載、動(dòng)載、強(qiáng)迫對(duì)流、高聲強(qiáng)等）多孔材料性能及其尺度效應(yīng)的表

29、征新方法和相應(yīng)的基礎(chǔ)理論框架，以及材料性能基本參量（如剛度、強(qiáng)度、異材連接界面強(qiáng)度、斷裂韌性、吸能、散熱、吸波或屏蔽等）的評(píng)價(jià)方法和技術(shù)規(guī)范， 包括物理模型與表征參量、 耦合場(chǎng)模擬裝置與信號(hào)檢測(cè)、 數(shù)值分析與計(jì)算機(jī)模擬； 借助高分辨電子顯微鏡、 納米壓入原子力顯微鏡、 高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 紅外相機(jī)、 微流體光學(xué)平臺(tái)等研究材料性能變化的物理機(jī)制， 探索材料性能存在尺度效應(yīng)的物理機(jī)制。建立基于拓?fù)鋬?yōu)化的輕質(zhì)材料新體系微觀構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論框架，針對(duì)某些具有特定性能的材料微觀構(gòu)型， 確定微結(jié)構(gòu)參數(shù)描述、 微結(jié)構(gòu)采參數(shù)與宏觀性能間的依賴關(guān)系， 建立實(shí)現(xiàn)特定性能材料的設(shè)計(jì)方法， 發(fā)展具有特異性質(zhì)的材

30、料的發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法。根據(jù)航空、航天、船舶、高速列車領(lǐng)域典型結(jié)構(gòu)件所處的特殊環(huán)境，對(duì)泡沫金屬材料和復(fù)合材料進(jìn)行選材。 根據(jù)環(huán)境載荷及技術(shù)指標(biāo)的要求， 對(duì)纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析，以使結(jié)構(gòu)的比強(qiáng)度、比剛度、穩(wěn)定性、吸聲特性、減振特性、傳熱特性、吸能特性達(dá)到技術(shù)指標(biāo)的要求。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案， 發(fā)展不同的成型工藝， 采用泡沫金屬芯子、 纖維柱和復(fù)合材料面板一體固化的方式，制備纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯超輕多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。第二階段目標(biāo)：（ 20082010）針對(duì)汽車、 高速列車、 航天等不同的背景需求， 進(jìn)一步深入研究超輕多功能多孔金屬材料的不同制備工藝， 建立完整的多孔金屬材料制

31、備理論體系， 改造和 完善材料制備及檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，制備滿足不同需求的創(chuàng)新構(gòu) 型多功能多孔材料；制備工程實(shí)際中需要的部分典型結(jié)構(gòu)件。建立描述多孔材料靜力學(xué)特性、動(dòng)力學(xué)特性、穩(wěn)定性、阻尼特性、吸波或屏 蔽特性和沖擊特性的數(shù)學(xué)模型或物理模型，側(cè)重于材料微細(xì)觀形貌對(duì)其宏觀性能 的影響及尺度效應(yīng)；提供不同微結(jié)構(gòu)的緩沖特性參數(shù)的閾值估計(jì)，以及強(qiáng)沖擊條 件下不同多孔材料的耗能指數(shù)的估計(jì)； 圍繞多孔材料的損傷機(jī)理和破壞模式， 確 立檢測(cè)技術(shù)和評(píng)價(jià)方法，研制出相應(yīng)的儀器裝置；確立多孔金屬微結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué) 優(yōu)化準(zhǔn)則；揭示不同結(jié)構(gòu)形式的多孔材料對(duì)輕質(zhì)物理波傳播的影響規(guī)律；發(fā)展多孔材料導(dǎo)熱、強(qiáng)制對(duì)流、

32、輻射換熱、復(fù)合傳熱、相變傳熱的理論，建立相應(yīng)的數(shù) 值模型和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，提出一批對(duì)流換熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。針對(duì)周期性和確定性細(xì)觀構(gòu)造模型，建立多物理場(chǎng)耦合作用下的、穩(wěn)態(tài)與瞬 態(tài)物理和力學(xué)問題的雙尺度數(shù)學(xué)模型， 相應(yīng)的多尺度計(jì)算方法，及相關(guān)的數(shù)學(xué)理 論研究；針對(duì)隨機(jī)性構(gòu)造的材料模型，按其構(gòu)造特征建立相應(yīng)的材料性能預(yù)測(cè)的 多尺度計(jì)算方法和相關(guān)的數(shù)學(xué)理論研究；針對(duì)其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)行為，提出相 應(yīng)的多尺度算法，并開發(fā)高性能數(shù)值模擬的軟件技術(shù)； 針對(duì)高溫、撞擊出現(xiàn)的高 應(yīng)變率以及力場(chǎng)與物理場(chǎng)耦合作用的極端環(huán)境， 發(fā)展多孔材料夾心復(fù)合層板一體 化的物理和力學(xué)行為的、線性與局部非線性的多尺度算法，編寫相應(yīng)的計(jì)算程

33、序， 并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，以檢驗(yàn)算法的可用性。為材料與結(jié)構(gòu)的綜合性能評(píng)價(jià)及一體 化優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠、實(shí)用的理論模型和高性能的計(jì)算方法。開展纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯超輕多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的沖擊試驗(yàn)， 表征結(jié)構(gòu) 受沖擊后的損傷機(jī)理和破壞模式，建立具細(xì)觀力學(xué)分析模型，以預(yù)報(bào)其剩余壽命； 針對(duì)這類結(jié)構(gòu)形式，開展細(xì)觀力學(xué)研究，建立材料內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)與其宏觀有效性能的定量關(guān)系； 研究結(jié)構(gòu)在外壓及軸壓作用下的變形及穩(wěn)定性問題； 發(fā)展細(xì)觀損傷力學(xué)、 斷裂力學(xué)和數(shù)值模擬方法， 為這類結(jié)構(gòu)在復(fù)雜載荷作用下的可靠性評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)； 在其它子課題對(duì)泡沫金屬材料的吸聲特性、 阻尼特性、 傳熱特性所開展的研究工作基礎(chǔ)上， 開展纖維

34、增強(qiáng)泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)的降噪、 減振、 隔熱或散熱性能的研究。 根據(jù)工程實(shí)際需求， 制備典型的纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯構(gòu)件， 并與目前使用的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和功能系統(tǒng)進(jìn)行比較研究?；谏鲜龌A(chǔ)理論和評(píng)測(cè)方法研究， 提供一套多場(chǎng)耦合下多孔金屬材料及結(jié)構(gòu)服役壽命預(yù)測(cè)與可靠性的設(shè)計(jì)指標(biāo)及相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，并在汽車、高速列車、航天等方面取得示范性應(yīng)用，包括抗碰撞/沖擊的高能量吸收閉孔泡沫鋁合金組件，具有優(yōu)良散熱、降噪、吸波能力的通孔泡沫金屬部件等；同時(shí)在項(xiàng)目承擔(dān)單位建立多孔金屬性能表征的基礎(chǔ)科學(xué)研究基地， 開展具有系統(tǒng)性、 前瞻性的科學(xué)研究和規(guī)范化的技術(shù)方法探索。三、研究方案為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的總體目標(biāo)， 本項(xiàng)目擬訂的 總體

35、學(xué)術(shù)思路是以材料與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)型理論為基礎(chǔ)，以節(jié)約能源、減少環(huán)境污染等國家重大需求為牽引，從材料制備著手，以研究多樣化性能及設(shè)計(jì)方法為手段，從材料、力學(xué)、數(shù)學(xué)、傳熱學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)等學(xué)科交叉融合的角度，以多孔金屬材料的力學(xué)和其它物理參數(shù)存在尺度效應(yīng)這一認(rèn)識(shí)為出發(fā)點(diǎn)，采用由微細(xì)觀逐漸進(jìn)入宏觀領(lǐng)域的研究思路，針對(duì)超輕多孔金屬材料的性能表征及其尺度效應(yīng)這一學(xué)科前沿課題開展規(guī)范化、系統(tǒng)化的深入研究。通過本項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)多孔材料“需求設(shè)計(jì) 制備”的一體化，從而實(shí)現(xiàn)從“選擇材料”到“創(chuàng)造材料” 。1 技術(shù)路線與具體措施本項(xiàng)目將集中優(yōu)勢(shì)力量，重點(diǎn)突破超輕多孔金屬材料與結(jié)構(gòu)制備及應(yīng)用中所涉及的共性理論和關(guān)鍵技

36、術(shù)。在制備方面，創(chuàng)新的關(guān)鍵在于發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自制設(shè)備而不是進(jìn)口。擬對(duì)原有泡沫化制備設(shè)備進(jìn)行以計(jì)算機(jī)優(yōu)化過程控制參數(shù)為目標(biāo)的大幅度改進(jìn)，再加上精確描述粘度及泡沫化界面推移的實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備，使其成為具有國際先進(jìn)水平的過程檢測(cè)、控制及優(yōu)化設(shè)備；將進(jìn)一部完善 tih2 發(fā)泡劑動(dòng)力學(xué)tpd 裝置（程序升溫?zé)岱纸庋b置）這一國際領(lǐng)先的特有裝置及其原理和方法；對(duì)金屬或復(fù)合材料面板表面進(jìn)行特殊處理，以保證多孔金屬與面板的結(jié)合強(qiáng)度；改進(jìn)以化學(xué)法合成制備介孔材料的模板劑技術(shù)，采用新原料、探索模板劑新制備方法以獲得孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、孔隙率和孔比表面積較高的性能優(yōu)越的介孔材料；改進(jìn)并完善基于微弧焊的直接金屬成形技術(shù)的硬

37、件系統(tǒng)及各子系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)的方法；采用基于ccd 的被動(dòng)式視覺傳感熔池控制方法以提高成形件表面質(zhì)量；進(jìn)一部完善基于原型的快速精鑄制備工藝，確定最佳漿料濃度配比和型殼的焙燒工藝。在多孔材料物理性能基本參量的測(cè)試與表征方面，擬利用納米壓入、微壓痕等手段測(cè)量胞壁材料的基本力學(xué)性能；采用 mts、instron等材料實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)定典型多孔金屬試件的準(zhǔn)靜力材料性能和力學(xué)參數(shù)；采用高速攝像機(jī)和應(yīng)變片拍攝和記錄多孔金屬（包括多孔梯度金屬）在沖擊載荷下的動(dòng)態(tài)行為；通過落錘、 hopkinson 壓桿層裂、 taylor 沖擊以及平板沖擊的激波加載等實(shí)驗(yàn)，建立超輕多孔材料和結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)本構(gòu)

38、理論；利用顯微觀測(cè)技術(shù)來表征多孔金屬材料和 結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)理和破壞模式；建立單相與兩相換熱的基本試驗(yàn)臺(tái)，研究金屬泡 沫在幾種典型單相與兩相情況下的流動(dòng)傳熱性能與其微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系；采用紅外線熱成像系統(tǒng)及光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)金屬泡沫中的兩相流型進(jìn)行可視化研究,得出流型轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律；通過建立穩(wěn)恒熱源（電加熱）的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)多孔散熱和隔熱材料進(jìn)行熱性能測(cè)試；采用現(xiàn)有磁場(chǎng)發(fā)生裝置，設(shè)計(jì)多孔介質(zhì)通道，采用導(dǎo)電流體進(jìn)行磁場(chǎng)作用下的流動(dòng)與傳熱實(shí)驗(yàn)；利用現(xiàn)有的電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備和微波測(cè)試設(shè)備對(duì)各種不同結(jié)構(gòu)的多孔金屬材料的電磁波傳輸特性進(jìn)行測(cè)量。在多孔材料性能表征及尺度效應(yīng)方面， 擬采用宏觀唯象理論、 微細(xì)觀理論和計(jì)算模

39、型三種不同研究方法， 其中微細(xì)觀理論和計(jì)算針對(duì)有序和無序兩種多孔材料分別采用周期單元胞和三維超級(jí)單元胞兩種不同方法， 通過微細(xì)觀模型研究多孔材料和結(jié)構(gòu)宏觀性能與微觀結(jié)構(gòu)間的關(guān)系， 同時(shí)通過計(jì)算模擬在實(shí)驗(yàn)上難以實(shí)現(xiàn)的加載情況， 作為對(duì)試驗(yàn)的補(bǔ)充； 以通用有限元程序作為基本工具， 利用計(jì)算機(jī)對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行模擬， 將實(shí)驗(yàn)測(cè)試和理論推導(dǎo)得出的反映材料和結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能的本構(gòu)關(guān)系、 計(jì)算模型等通過編制相應(yīng)的計(jì)算機(jī)子程序?qū)崿F(xiàn)， 采用有限元仿真模擬手段研究汽車等的碰撞安全性等； 在基本連續(xù)介質(zhì)力學(xué)控制方程的基礎(chǔ)上， 采用有限元等數(shù)值方法， 配合實(shí)驗(yàn)研究， 建立爆炸沖擊波在超輕多孔材料和結(jié)構(gòu)中的傳播衰減理論； 在

40、實(shí)驗(yàn)、 觀察基礎(chǔ)上， 考察動(dòng)量方程中非線性項(xiàng)與材料微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系 ,并提出相應(yīng)的動(dòng)量及能量改進(jìn)模型，研究多孔材料的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)及傳熱機(jī)理的影響機(jī)理； 建立典型流動(dòng)與傳熱過程的數(shù)學(xué)模型并發(fā)展與之相適應(yīng)的有效數(shù)值方法， 對(duì)金屬泡沫中單相與兩相流動(dòng)與傳熱過程進(jìn)行仿真研究； 以電子器件冷卻以及空氣冷卻器為對(duì)象，研究將多孔金屬應(yīng)用于工程實(shí)際的可能性；通過動(dòng)態(tài)模擬， 研究多孔金屬制備中的質(zhì)量遷移、 熱量傳遞等復(fù)雜流固耦合流變 過程； 建立用于仿真計(jì)算的開孔、 閉孔、 混合開閉孔的不同結(jié)構(gòu)的物理和數(shù)學(xué)的一維和三維建模,結(jié)合有限元等數(shù)值方法進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)下的不同波長(zhǎng)輕質(zhì)物理波的傳播規(guī)律研究， 在仿真計(jì)算和試驗(yàn)

41、研究的基礎(chǔ)上， 從經(jīng)典波導(dǎo)方程出發(fā)進(jìn)行多孔金屬材料的聲波、電磁波傳輸理論分析。在創(chuàng)新構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，擬通過仿生和優(yōu)化兩個(gè)途經(jīng)探索超輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；在按這兩個(gè)途經(jīng)探索時(shí)，實(shí)現(xiàn)超輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)，一是將結(jié)構(gòu)構(gòu)型的優(yōu)化和材料的微結(jié)構(gòu)優(yōu)化同時(shí)考慮，二是所研究的材料和結(jié)構(gòu)除了能承力，還要具備其他功能，如防熱、隔振或特殊的電磁性能，并在結(jié)構(gòu)不同部位優(yōu)化使用具有不同復(fù)合功能、不同微結(jié)構(gòu)的材料。上述技術(shù)路線可進(jìn)一步展開為：a)復(fù)雜環(huán)境下考慮多約束的結(jié)構(gòu)宏觀幾何構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。研究在多物理場(chǎng)耦合環(huán)境下，考慮材料和幾何的非線性，受到含應(yīng)力、位移、動(dòng)力特性等多種約束的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)。通過設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫问剑?/p>

42、使結(jié)構(gòu)具有良好的力學(xué)性能的同時(shí)，具有良好的隔熱或散熱性能。由于具有特定微結(jié)構(gòu)的一種超輕材料不可能具有所有的優(yōu)點(diǎn)，利用結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化等先進(jìn)技術(shù)，研究多種超輕材料的組合、協(xié)調(diào)與配合使用技術(shù)，以達(dá)到在輕質(zhì)、高強(qiáng)韌、多功能等要求下的輕質(zhì)材料和結(jié)構(gòu)并發(fā)設(shè)計(jì)。b) 基于拓?fù)鋬?yōu)化的輕質(zhì)材料新體系微觀構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論。 1) 我們研究的材料從微觀來看(這兒的微觀是納米、微米或毫米量級(jí)) ，是一個(gè)結(jié)構(gòu)。當(dāng)由這種材料組成的結(jié)構(gòu)用來承擔(dān)外力時(shí)，為了分析其極限承載能力，必須考慮結(jié)構(gòu)宏觀失穩(wěn)和微觀失穩(wěn)； 2) 由于制造、生產(chǎn)過程和材料本身的不確定性，具有微觀構(gòu)型的材料的宏觀性質(zhì)也具有不確定性，進(jìn)一步影響到結(jié)構(gòu)宏觀性能的

43、不確定性。因此，需要研究這些不確定性參數(shù)對(duì)宏觀材料性質(zhì)的影響，研究等效性 質(zhì)的離散特征和統(tǒng)計(jì)特征的分析技術(shù)； 3) 根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的功能對(duì)材料性質(zhì)的特 殊要求，利用拓?fù)鋬?yōu)化理論，研究特定性能材料的設(shè)計(jì)理論和方法； 4） 針對(duì)桁 架類夾芯結(jié)構(gòu)，利用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，進(jìn)行芯體材料微結(jié)構(gòu)拓?fù)湫问降膭?chuàng)新設(shè)計(jì)，以使夾芯結(jié)構(gòu)整體具有輕質(zhì)高強(qiáng)韌和高散熱等特性； 5）綜合考慮材料的傳熱性能、強(qiáng)度、剛度和重量要求，設(shè)計(jì)材料的微結(jié)構(gòu)拓?fù)湫问胶凸羌懿牧系男螤睢⒊叽?，建立多目?biāo)、多學(xué)科拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)模型，研究該問題的優(yōu)化方法。在纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料方面，根據(jù)結(jié)構(gòu)件的特殊環(huán)境要求以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果，研制能夠滿足工藝

44、要求的模具，探索這種空間仿生夾芯結(jié)構(gòu)與面板同時(shí)成型的成型工藝，使得在夾芯板成型固化后芯材與面板沒有界面。利用課題 1、 2、 3、 4、 5 關(guān)于泡沫金屬材料的研究成果，開展纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)及物理性能的研究，主要包括結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理及破壞過程、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、阻尼特性、降噪特性、吸能特性、可靠性評(píng)價(jià)等。在以上研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)航空航天、船舶、汽車、高速列車等運(yùn)載工具所提出的特殊要求，制備具有吸能、減振、隔熱或散熱、降噪功能的纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯超輕多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的典型件，以驗(yàn)證本項(xiàng)目的研究成果。2 創(chuàng)新點(diǎn)與特色本項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：1）采用“需求設(shè)計(jì)制備

45、”一體化的方法研制多功能超輕多孔材料，從而實(shí)現(xiàn)從“選擇材料”到“創(chuàng)造材料”的飛躍（方法創(chuàng)新） ；2）以國家需求為牽引，將超輕多孔材料的結(jié)構(gòu)功能和其減震、傳熱、降噪、吸能等特性相耦合，達(dá)到節(jié)約能源、凈化環(huán)境等多重目的（功能創(chuàng)新） 。3）準(zhǔn)確表征超輕多孔材料與尺度相關(guān)的力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)等宏觀 性能的新理論體系， 并據(jù)此在多物理場(chǎng)耦合環(huán)境下定量、 可靠、 系統(tǒng)地分析材料宏觀性能與微結(jié)構(gòu)之間的依賴關(guān)系（理論創(chuàng)新） ；4）利用超輕多孔材料若干性能表征的新理論及拓?fù)鋬?yōu)化等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)材料的宏觀幾何構(gòu)型和微觀構(gòu)型的一體化創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行深層次的研究， 同時(shí)考慮制造工藝和其它非結(jié)構(gòu)功能的影響（體系創(chuàng)新）

46、。3 研究方案的可行性分析本項(xiàng)目的學(xué)術(shù)思想和研究方案是建立在對(duì)相關(guān)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)的深入分析和各主要建議單位已有堅(jiān)實(shí)的相關(guān)前期工作基礎(chǔ)之上。在國家前期相關(guān)項(xiàng)目的支持下， 在與本項(xiàng)目有關(guān)的研究的不同側(cè)面， 各建議單位已取得了不同程度的良好進(jìn)展， 積累了較豐富的研究經(jīng)驗(yàn)、 研究基礎(chǔ)和技術(shù)儲(chǔ)備， 某些關(guān)鍵性的理論和技術(shù)已處于突破的邊緣， 部分結(jié)果已獲國際承認(rèn)， 特別是超輕多孔金屬的制備和面向國家需求的重大應(yīng)用， 材料與結(jié)構(gòu)一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)， 以及多孔金屬宏微觀性能的力學(xué)、 傳熱學(xué)、 聲學(xué)等研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究方面已取得了一系列重要成果，其中部分成果居于國際領(lǐng)先或國際先進(jìn)水平。東南大學(xué)超輕型金

47、屬結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室自 1988 年以來一直從事多種形式超輕型金屬結(jié)構(gòu)的制備、 結(jié)構(gòu)、 性能及高技術(shù)應(yīng)用研究， 制備及應(yīng)用保持在國際前沿水平，擁有專業(yè)研究隊(duì)伍：教授、博士后、博士等20 人。在 10 項(xiàng)國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目（包括重點(diǎn)項(xiàng)目）及國家載人航天、國家實(shí)驗(yàn)、兵器、軍用船舶項(xiàng)目連續(xù)資助下，迄今已在 “中國科學(xué) ”、 “科學(xué)通報(bào) ”發(fā)表文章 5篇， “材料研究學(xué)報(bào)” 14篇，共計(jì) 65 篇文章； 獲得及申報(bào)發(fā)明專利 12 項(xiàng)， 在載人航天、 國家試驗(yàn)等四個(gè)不同高技術(shù)領(lǐng)域都取得了國際水平的創(chuàng)新成果， 并在世界上率先研制出高比強(qiáng)度泡沫鋁合金。 為適應(yīng)多種形式高技術(shù)前沿需求， 實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)和建造了多種

48、設(shè)備， 其中包括多套熔體泡沫化制備閉孔泡沫金屬的設(shè)備及輔助設(shè)備， 熔體在多孔介質(zhì)中滲流制備通孔泡沫金屬的設(shè)備及輔助設(shè)備， 自制了多臺(tái) （套） 控制分析設(shè)備和專用壓力機(jī)。 東南大學(xué)分析中心及力學(xué)實(shí)驗(yàn)室擁有所需的各種儀器及實(shí)驗(yàn)設(shè)備， 而協(xié)作單位南京大學(xué)微結(jié)構(gòu)國家實(shí)驗(yàn)室擁有阻尼研究的全套設(shè)備， 為實(shí)施本項(xiàng)目多種高技術(shù)及汽車需求提供了良好的前期工作基礎(chǔ)及實(shí)驗(yàn)條件。在材料力學(xué)行為跨尺度數(shù)值模擬與力學(xué)建模、 固體本構(gòu)理論和材料的宏微觀破壞力學(xué)等研究方向， 西安交大和清華大學(xué)、 哈工大等在國家自然科學(xué)基金重大/重點(diǎn)項(xiàng)目、國家杰出青年科學(xué)基金、基金委優(yōu)秀創(chuàng)新群體基金等項(xiàng)目資助下做出了高水平的研究工作， 在國際

49、固體力學(xué)影響因子最高的 固體的力學(xué)與物理雜志上發(fā)表的論文數(shù)，近六年來在全球高校中約居第五名；發(fā)表在jcr 統(tǒng)計(jì)的22 種固體力學(xué)領(lǐng)域期刊中的 sci 論文數(shù)也居前十位，所發(fā)表論文在國際上被他引超過二千余篇次。在超輕多孔材料的熱性能研究方面, 西安交大在過去五年對(duì)金屬泡沫、 柵格材料等多種超輕多孔金屬的單相對(duì)流換熱及高溫下的導(dǎo)熱和熱輻射進(jìn)行了系列研究, 在此領(lǐng)域積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。 在微尺度相變傳熱不穩(wěn)定性等研究領(lǐng)域， 中科院廣州能源研究所近年來開展了較為系統(tǒng)的研究，揭示了微時(shí)間尺度變化的流型轉(zhuǎn)換與其微通道內(nèi)復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)機(jī)理。在材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，近十年來，微結(jié)構(gòu)概念和均勻化理論被成功地

50、應(yīng)用于連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，將拓?fù)鋬?yōu)化問題轉(zhuǎn)化為在給定區(qū)域內(nèi)的最優(yōu)材料分布問題。采用均勻化方法、變密度方法（ simp ）及進(jìn)化方法等拓?fù)鋬?yōu) 化技術(shù)可以獲得具有優(yōu)良力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)的宏觀構(gòu)型。由于結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問題 的數(shù)學(xué)提法同材料設(shè)計(jì)問題的提法有類似性，已經(jīng)可以采用已有的拓?fù)鋬?yōu)化方法，在微觀尺度上設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫问?，以使材料具有所要求的熱傳?dǎo)和剛度性質(zhì)。發(fā)展這一類方法用于設(shè)計(jì)輕質(zhì)多功能，包括隔熱或散熱特性以及屏蔽或吸波特性的材料是很有希望的。大連理工大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)長(zhǎng)期從事結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的研究工作，取得了一批豐碩的研究成果。在實(shí)心板優(yōu)化、連續(xù)體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、桁架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的奇異最優(yōu)解等方面的工

51、作，受到國際同行的廣泛重視，實(shí)心板優(yōu)化和奇異最優(yōu)解方面的工作被譽(yù)為 “里程碑 ”性的工作。在復(fù)合材料性能預(yù)測(cè)研究、材料設(shè)計(jì)（梯度功能材料、零膨脹材料等特定性能材料） 、多尺度計(jì)算、超輕質(zhì)高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論等方面開展了一系列工作，獲得了有重要意義的成果，提出了材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并發(fā)的超輕質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新理念。已完成和正在執(zhí)行的國家自然科學(xué)基金課題 6 項(xiàng)（包括國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“超輕質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新理論） 、“十五”重大研究計(jì)劃“空天飛行器若干重大基礎(chǔ)問題研究”的項(xiàng)目“輕質(zhì)防熱材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新理論” 、 國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體科學(xué)基金項(xiàng)目“計(jì)算力學(xué)與工程科學(xué)計(jì)算” ， 教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃

52、項(xiàng)目、教育部?jī)?yōu)秀青年教師資助計(jì)劃項(xiàng)目等一批重要科研項(xiàng)目。西北有色金屬研究院（ nin ）是我國最早研制金屬多孔材料的單位之一；是我國軍用金屬多孔材料的重點(diǎn)生產(chǎn)、 研發(fā)單位， 被確定為原子能和宇航工業(yè)用多孔金屬材料的定點(diǎn)生產(chǎn)單位； 長(zhǎng)期承擔(dān)該領(lǐng)域內(nèi)的國家、 行業(yè)和地方重大科技任務(wù)， 在多孔金屬材料方面具有很強(qiáng)的研究與開發(fā)能力。 三十多年來， 在粉末制取、模壓成形、等靜壓成形、粉末軋制、粉漿擠壓技術(shù)和燒結(jié)技術(shù)、焊接技術(shù)等方面 做了許多開創(chuàng)性的工作。 建成了我國最早的粉末燒結(jié)多孔材料生產(chǎn)線及不銹鋼纖 維氈生產(chǎn)線； 擁有先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備及與世界接軌的檢測(cè)設(shè)備； 制訂了我國全部燒 結(jié)金屬多孔材料及元件的標(biāo)

53、準(zhǔn)和與世界接軌的專用檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)； 編寫了國內(nèi)唯一一部粉末冶金多孔材料專著。 1995 年建成國家計(jì)委“金屬纖維及纖維氈生產(chǎn)線”工業(yè)示范項(xiàng)目， 2000年該項(xiàng)目獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。在利用生物結(jié)構(gòu)制備超輕多孔材料領(lǐng)域以及電磁波、 聲波在生物態(tài)多孔材料的干涉、 傳輸和吸收等方面， 上海交通大學(xué)金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近年來進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。借鑒大自然千百萬年來優(yōu)勝劣汰自然進(jìn)化的生物結(jié)構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)了多尺度、 多層次、 多組分和多種類生物態(tài)多孔陶瓷和生物態(tài)多孔金屬等多孔材料的有效調(diào)控和構(gòu)筑， 所提出的利用生物結(jié)構(gòu)遺態(tài)實(shí)現(xiàn)材料的組分多孔拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)物理波吸收或者隔斷的多結(jié)構(gòu)多功能有效統(tǒng)一的學(xué)術(shù)思想受到了

54、日本、德國、香港等國內(nèi)外同行的承認(rèn)和關(guān)注，建立了穩(wěn)定的國際合作研究，并具備了良好的前期研究基礎(chǔ)和技術(shù)積累。創(chuàng)新構(gòu)型纖維增強(qiáng)泡沫金屬夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的研究方案是在廣泛查閱文獻(xiàn)和深入討論、 結(jié)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)多年的研究基礎(chǔ)上提出的。 作為一種新型的超輕多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)， 有關(guān)其制備、 力學(xué)性能和物理性能的研究還未見報(bào)道，但在纖維增強(qiáng)泡沫塑料夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備及力學(xué)性能表征方面， 哈工大已開展了一些前期的工作， 積累了較豐富的研究經(jīng)驗(yàn)， 為本課題的開展奠定了較好的基礎(chǔ)。 另外， 哈工大具有較為完備的實(shí)驗(yàn)條件和分析軟件， 加上課題組在復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)、 復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)/分析/評(píng)價(jià)、復(fù)合材

55、料結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬、功能梯度材料斷裂力學(xué)等方面的積累，可以保證本課題的順利完成?？梢钥闯?， 在超輕多孔材料的制備、 性能表征和優(yōu)化設(shè)計(jì)這一學(xué)科前沿領(lǐng)域內(nèi)， 經(jīng)過多年的合作與學(xué)術(shù)交流過程， 來自國內(nèi)高等院校與中科院的科技工作者已形成了一支老、中、青相結(jié)合，以年輕人為主的，具有相當(dāng)實(shí)力、團(tuán)結(jié)協(xié)作、開拓創(chuàng)新、 思想活躍、 勇于進(jìn)取的研究群體隊(duì)伍。 該研究群體隊(duì)伍的組成充分體現(xiàn)了跨學(xué)科（材料學(xué)、機(jī)械學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)、傳熱學(xué)、物理學(xué)等） 、跨部門、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、 知識(shí)結(jié)構(gòu)互補(bǔ)等特點(diǎn)， 并且與國外相關(guān)知名研究單位已建立了很好的交流合作渠道和關(guān)系。 我們的前期研究工作與發(fā)達(dá)國家相比差距并不大， 甚至在某些方面居領(lǐng)先

56、地位，為本項(xiàng)目的實(shí)施奠定了良好的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 無論是在基礎(chǔ)理論還是在測(cè)試技術(shù)方面的新進(jìn)展都使本項(xiàng)目研究的突破成為可能，并提供了測(cè)試、標(biāo)定、模擬、仿真、微區(qū)分析等相關(guān)手段上的保障。 項(xiàng)目主持和課題承擔(dān)單位主要為國家或部門重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 能夠滿足本項(xiàng)目實(shí)施所涉及的材料制備理論與方法、 實(shí)驗(yàn)表征、 理論建模與數(shù)值模擬、典型結(jié)構(gòu)部件應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)的要求， 在研究所需的各種基礎(chǔ)條件方面可以得到完全保證。 因此， 本項(xiàng)目的研究實(shí)施具有很強(qiáng)的可行性， 可望不僅在基礎(chǔ)理論方面取得重點(diǎn)突破， 在國際相關(guān)領(lǐng)域占有一席之地， 而且會(huì)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。4 課題設(shè)置為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目總目標(biāo)及解決項(xiàng)目中的共性關(guān)鍵科學(xué)問題，本項(xiàng)目共設(shè)置以下六個(gè)相互有機(jī)聯(lián)系的課題:材料領(lǐng)域研究領(lǐng)域材料成分、組織結(jié)構(gòu)、使用能源效率提高，減領(lǐng)域研究側(cè)重制備工藝對(duì)機(jī)械和物少環(huán)境污染，節(jié)能理論超輕多孔金屬在汽車、列車、飛機(jī)等交通運(yùn)載工具國家重大需求上的應(yīng)用，達(dá)到節(jié)約能源、，保、安仝的目的，是研究課題與主要方向纖維增強(qiáng)泡