发展定位
面对未来材料产业创新发展以及先进材料技术自主可控的战略需求,依托北京理工大学珠海校区、冲击环境材料技术国家级重点实验室、才鸿年院士“毁伤与防护材料”创新团队,以材料集成计算仿真与软件开发、材料高通量制备与表征技术、材料大模型构建、新材料智能研发为主要发展方向,致力于材料智能技术的基础研究与应用研究,培养高水平的科研人才,加强国际交流,促进成果转化,引领材料高效研发技术创新。
建设目标
形成一支顶尖专家领衔的材料智能研发创新队伍,通过将材料科学与计算机、大数据、人工智能等技术相融合,领航材料研发新范式,建设成为材料智能设计、制备、评价多位一体的国际一流科研机构,打造基础性、公益性、引领型创新平台。
研究方向
(1)材料集成计算仿真与软件开发
开发具有自主知识产权的通用型材料设计国产软件,占据材料CAE软件技术制高点。建立微-介-宏观跨尺度集成计算方法,实现基于成分及组织的基础性能预测;揭示从材料基础性能到使役性能的非线性映射关系,开发生成式材料设计软件。
图1 材料集成计算仿真与软件开发
(2)材料高通量制备与表征技术
突破人工智能在高通量制备和表征的应用技术,使设备具备自主调节制备参数能力,实现材料多性能参数的协同平衡优化,高效完成多维参量空间内的研发;开发数据自动化采集与高效信息存储技术,实验材料数据流智能管理与参数自主优化,形成材料性能数字化评估能力。
图2 材料高通量制备与表征技术
(3)材料大模型构建
基于材料应用场景,构建材料数字孪生视觉大模型、材料合成路径工艺大模型、材料性能预测计算大模型、材料研发自然语言大模型,为大数据分析和机器学习提供多模态、多尺度、多数据源模型支撑,助力材料快速研发。
图3 材料大模型技术
(4)新材料智能研发
基于集成计算软件、高通量制备与表征、材料大模型等技术,构建材料智能研发平台;在此基础上,开展航空航天轻合金、高熵合金、高温高能涂层、防冻雨结冰涂层等高性能合金及复合材料研究,发展电子信息材料及先进焊接技术,推动我国新材料跨代发展。
图4 新材料智能研发
学科建设
面向世界科技前沿及国家重大需求,结合珠海校区的地理优势和粤港澳大湾区的产业特点,建立国际领先的材料智能研发平台,形成一大批具有自主知识产权的核心技术;在材料设计与合成、性能优化、高通量制备与表征技术等领域取得创新性成果;推动材料学科与信息技术的深度融合,形成新的学科增长点;强化材料、物理、计算机、机械、自动化等学科交叉融合,培养一批具有国际视野和创新能力的材料科学人才。
团队成员
程兴旺:北京理工大学教授、博士生导师,国家级领军人才,2022年获“北京市优秀教师”称号。现任北京理工大学材料学院党委书记、冲击环境材料技术国家级重点实验室主任、毁伤与防护材料学科方向责任教授,兼任国家产业基础专家委员会委员,教育部高等学校材料教学指导委员会委员,国家重点研发计划重点专项总体专家组成员,其他国家级专家组副组长、委员等,超材料学会常务理事,中国材料研究学会材料基因组分会委员、钛合金分会委员,中国兵工学会防护专委会副主任委员、材料专委会委员。长期从事材料动态响应机制、材料基因工程等研究工作,获国家技术发明二等奖1项,省部级科技奖6项。发表学术论文300余篇、授权发明专利50余项,参编专著3部、主编教材1本。
马壮: 北京理工大学教授,博士生导师,国家级领军人才。现任北京理工大学材料学院副院长,冲击环境材料技术国家级重点实验室副主任,表面工程学科方向责任教授。兼任中国电子材料协会电磁防护分会副理事长,中国表面工程协会热喷涂分会常务理事、重点领域创新基地战略联盟常务理事、中国兵工学会伪装隐身专委会委员、北京机械工程学会理事、材料分会副秘书长,中国硅酸盐学会溶胶凝胶分会理事、《热喷涂技术》、《电镀与涂饰》等期刊编委。主要研究方向是材料表面工程和特种防护材料,先后获国家技术发明二等奖1项,省部级奖4项,申请发明专利80余件,已获授权50件,发表论文SCI检索120余篇,出版专著2本,译著1本。主持国家一流课程建设,校教学名师,指导博士生获学会优博2人,第七届(2021)中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛主赛道金奖。
范群波:北京理工大学教授,博士生导师,教育部新世纪优秀人才,德国DAAD高级访问学者。长期从事材料基因工程、钛合金材料设计与工程化制备、陶瓷金属复合材料设计、热喷涂工艺与涂层材料设计等工作。获2009年度国家技术发明二等奖1项、省部级科技奖4项,多项成果在国家重大装备中应用。国内外重要期刊发表论文200余篇,著作1部,获授权专利25件,软件著作权13件。指导学生荣获全国大学生“挑战杯”首次“揭榜挂帅”专项赛特等奖。
王扬卫:北京理工大学教授,博士生导师,冲击环境材料技术国家级重点实验室副主任,×73项目首席。从事陶瓷金属复合材料制备、材料动态力学行为、冲击载荷下材料微结构演化特征、抗冲击毁伤防护结构设计等研究。先后主持基础加强、预研、技术基础项目等十余项;2016年获工信部国防科技创新团队奖,2018年获国防技术发明二等奖(排名第2)等省部级奖励4项,发表论文130余篇,授权专利38件,软著登记10件。
张洪梅:北京理工大学教授,博士生导师,长期从事金属基复合材料设计、材料数据库和大数据技术方向研究,负责国家先进主干材料体系和平台建设,先后主持自然科学基金、预研共用技术、重大工程等国家纵向科研项目;中国材料研究学会材料分析表征分会理事、中国有色金属学会材料科学与工程学术委员会委员。发表论文30余篇,授权专利20余件,申请软件著作权8件。
高丽红:北京理工大学教授,博士生导师,国家级青年人才,获国防科技进步二等奖(排名第2)、国防技术发明二等奖(排名第5)和中国硅酸盐学会青年科技奖,担任材料加工系系主任, Journal of Advanced Ceramics青年编委,《材料研究与应用》第一届青年编委会副主任编委,中国机械工程学会表面工程分会青年学组特聘专家。发表文章60余篇,申请发明专利40余件,主持自然基金面上、装发领域基金等项目10余项。
于兴华:北京理工大学教授,博士生导师,国家级青年人才。研究领域增材制造,先进焊接技术,人工智能检测。博士毕业于美国俄亥俄州立大学,发表金属学顶级期刊Acta Materialia等学术论文60余篇,申请专利30余项。科研成果获得全球百大研发奖R&D100(排名第一),国际焊接协会Henry Granjon奖励,中国工信部大数据示范等。主持美国源部重点项目,国家自然科学基金叶企孙重点项目子课题,重庆市重点项目和多个企业横向项目等20余个科研项目。牵头起草IIW国际焊接协会人工智能检测标准和重庆市人工智能检测地方标准,参与起草多项行业、团体标准。美国能源部基金评审专家,MST国际会议共同主席,美国焊接学会学术委员会委员,中国焊接杂志社常务编委,中国机械工程协会焊接青委会常务委员。
马兆龙:北京理工大学教授,博士生导师,国家级青年人才,欧盟玛丽居里学者,博士毕业于英国帝国理工,主要从事高温高熵合金、焊料合金、金属材料凝固与异质形核、材料微观结构与性能表征等研究。以第一作者在Nat. Commun.、Acta Mater.、Scripta Mater等期刊发表论文三十余篇。主持自然科学基金、装发共用技术、领域基金、国防科技战略先导计划项目等国家级科研项目10余项。兼任装发材料专业组秘书,《Materials》、《稀有金属》、《材料开发与应用》等期刊青年编委。曾获MIT-Imperial Global Fellow、Imperial-CSC奖学金、ICEPT最佳论文奖等奖励;以第一指导教师指导研究生获得“挑战杯”国赛一等奖、北京市赛特等奖、国家励志奖学金、校优秀毕业论文等奖项。
研究成果
材料智能研发团队在科学发现、理论创新、技术突破等方面取得多项成果,总体达到国际先进水平,部分成果处于国际领先水平。相关基础研究成果引领了本领域的未来发展,发表于Nature子刊、Acta Materialia等国际顶级期刊,受到国际同行的高度评价。通过承担诸多重大科研项目,取得了一批标志性创新科研成果,应用于多种产品,成效显著。近年来,荣获国家技术发明奖2项,省部级以上奖励10余项。