导师团队
050 材料科学与工程学院

材料 | 生物医用及智能材料团队

发布时间:2026-06-17 作者:


【团队简介】

 

生物医用及智能材料团队包括教授1人,副教授4人。

董旭峰,大连理工大学材料科学与工程学院教授、博导、副院长、大连市高端人才,兼任《中国材料科学进展》主编、中国力学学会流变学专委会电磁流变专业组组长、辽宁省能源材料及器件重点实验室副主任、辽宁省细胞生物学学会副理事长、辽宁省生命科学学会医用生物材料分会副主任委员、中国复合材料学会智能复合材料专委会委员、中国生物材料学会生物复合材料分会委员、大连理工大学“高性能智能复合材料制备及其工程应用”青年科学家团队负责人。近年来面向航天航空、建筑结构、重大装备对高性能智能材料及器件的需求,开展电磁驱动智能纳米复合材料的理论、制备及应用研究;面向心血管及骨科治疗对植入/介入医疗器械的需求,研究生物医用复合材料的设计、制备及评价。主持国家及省部级项目20余项,发表SCI期刊论文200余篇,H因子38;获大连市自然科学二等奖、辽宁省自然科学学术成果二等奖;出版英文著作一部,中文著作及教材2部;授权国家发明专利20项,美国专利1项;在国内外学术会议做大会报告及邀请报告30余次。

王伟强,大连理工大学材料科学与工程学院副教授,博导。中国生物材料学会医用金属材料分会委员,辽宁省生物科学学会医用生物材料分会会员。主要从事医用金属材料的科研和工程材料教学工作。曾主持国家自然科学基金面上项目一项,辽宁省教育厅一般项目一项,大连理工大学医工交叉项目两项。针对微创介入支架的优化设计,生物材料的制备、生物相容性表征方面,在SCI期刊(Advanced Functional Materials、Acta Biomaterialia、Regenerative Biomaterials、Surface & Coatings Technology、Applied Surface Science等)上发文40余篇,获得授权国家发明专利6项。。

刘新,大连理工大学材料科学与工程学院副教授,中国复合材料学会会员、国际先进材料与制造工程学会会员、辽宁省航空宇航学会会员等,获中国复合材料学会科学技术奖二等奖1项、辽宁省自然科学奖三等奖1项、省部市级学术成果奖5项等荣誉。主要研究高性能树脂基复合材料及构件的设计、制造及表征等,主持国家自然科学基金面上项目1项、青年项目1项、辽宁省基金1项、高校基本科研项目4项、企事业单位委托项目5项,参与国家科技重大专项、科技部重点研发计划、中国运载火箭技术研究院与中国商飞委托项目等10余项,发表学术论文50余篇,授权国家发明专利14项。

史国栋,大连理工大学材料科学与工程学院副教授,硕士生导师。发表SCI论文近30篇,申请发明专利15项。获得辽宁省自然科学奖(三等奖)一项。主要研究方向为先进复合材料、纳米材料、电子封装材料、水凝胶材料、高分子材料、航空航天材料等。

王鹏伟,大连理工大学材料科学与工程学院副教授,博士生导师,2019年毕业于北京航空航天大学。主要从事仿生超浸润界面和纤维材料以及织物基柔性可穿戴电子领域的研究。发表SCI论文十余篇,其中第一作者/通讯作者文章8篇,包括Nature Communications,Advanced materials,ACS Nano,Materials Horizons,Small等 。

 

 

【科研展示】

研究方向及成果

一、 智能复合材料

  • 高性能磁流变材料理论、制备及器件设计

面向汽车悬架、船载设备、机载设备、精密仪器的减振降噪,研究高性能磁流变液/磁流变弹性体制备及减振装置设计,提出了磁流变材料界面强化理论,阐明了颗粒/基体两相界面对磁流变材料力学性能及磁流变效应的影响机理,通过多种手段制备出兼具显著磁流变效应及优异力学性能的高性能磁流变液及磁流变弹性体,并开发出新型磁控变刚度/变阻尼智能减振装置。

  • 高性能电流变材料理论、制备及器件设计

面向工程结构减振降噪及软体机器人驱动,研究高性能电流变液/电流变弹性体制备及器件设计,提出了电流变材料极化增强理论,阐明了极性分子修饰、颗粒形貌及界面改性对电流变材料力学性能及电流变效应的影响机理,通过多种手段制备出兼具显著电流变效应及优异力学性能的高性能电流变材料,并开发出新型电控变刚度/变刚度智能器件。

  • 高性能碳纳米管纤维复合人工肌肉理论、制备及器件设计

建立了碳纳米管纤维电磁响应中的结构演化模型,阐明了碳纳米管纤维模量衰减的机理;提出鞘层致密增强理论,揭示了鞘状碳纳米管复合纤维在弱电流下的驱动性能增强机制,制备出大变形、大驱动应力的碳纳米管复合纤维;提出“等张循环训练”方法,消除模量衰减、并显著提高碳纳米管纤维复合人工肌肉输出力,为高性能碳纳米管纤维复合人工肌肉制备提供新理论和新方法。

  • 高性能舒适织物基可穿戴柔性电子的制备和应用

针对织物基柔性电子的研究现状,提出了织物内光刻方法,在传统织物上制备出具有高导电性,高分辨率和耐弯曲耐水洗的不同金属导电图案。以此为基础研究舒适的全织物高性能传感器、分析电路以及储能设备的制备和应用。

  • 仿生超浸润功能材料在柔性电子领域的应用

基于仿生Janus材料对液体的高效定向传导能力,研究具有Janus界面的可穿戴柔性电子系统,实现可穿戴电子对汗液的定向输运和蒸发,从而保持皮肤的干燥舒适,提升可穿戴电子设备的舒适性。研究具有液体操控性能的可穿戴化学传感器,避免被检体液的积累所导致的新旧检测物混合,实现可穿戴传感器的实时准确检测。

 

二、 生物医用材料

  • 新型生物医用复合材料设计、制备及评价

面向骨缺损修复,设计并制备MOF改性骨组织工程支架复合材料,证明MOF修饰及界面改性支架对骨缺损修复的积极作用;针对临床人工小血管缺乏问题,制备出兼具智能控释NO和Cu2+的小口径人工血管,动物实验证明其具有快速促内皮修复效果;面向柔性智能可穿戴,设计并制备具有层次交联结构的大应变、低滞后、耐低温的导电水凝胶。

  • 医用可降解金属材料研究

针对可降解血管支架应用领域,镁基材料降解过快,铁基材料降解过慢等问题,提出镁合金材料微弧氧化+有机载药复合涂层改性技术,以及以Zn合金化的Fe-Zn合金微细管电沉积增材制造方案,研究不同材料血管支架的有限元结构优化设计,激光切割、电解抛光加工工艺,研究材料改性和制备工艺,评价材料体内、体外生物学性能等。

  • 钛、钽等医用金属的微弧氧化生物活性改性

针对硬组织替代用钛、钽等金属材料生物活性较差的问题,提出微弧氧化+活性离子掺入表面改性技术,研究材料表面微/纳米分级结构及活性离子释放对植入体骨整合能力的影响,评价材料体内、体外生物学性能等。

  • 铝、镁、钛等阀金属微弧氧化表面改性

针对汽车工业、航空航天工业用铝、镁、钛等合金表面耐腐蚀、耐磨损性能不足等问题,利用双向高频脉冲电源对材料进行微弧氧化表面改性,在金属表面生成抗腐蚀、耐磨损、高绝缘性能的陶瓷涂层。研究电参数、电解液组成等工艺参数对涂层厚度、物相、耐腐蚀性能和抗摩擦磨损性能的影响。

三、 结构功能一体化复合材料

  • 复合材料压力容器(气瓶/贮箱)的设计成型研究

针对压力容器不同使用工况需求,采用物理及化学改性的方法,设计制备了特种树脂体系及复合材料,解决了特种容器对复合材料体系耐高温、阻燃、高韧性或耐超低温等极端要求的难题,完成了4L、50L、120L、130L等多个型号高压、低温、液氧等复合材料Ⅲ型气瓶的研制,部分产品得到实际应用。

  • 热固性树脂的热塑性化改性的关键技术

针对热固性树脂不可重复使用和热塑性树脂成型工艺困难的问题,提出将热固性树脂进行热塑性化改性的方法,突破了控制热固性树脂分子量的技术,研制出一种即可以方便成型、并具有良好的力学性能,同时又可以重复使用和修复的热塑性环氧树脂基体及其复合材料,可在海陆空、电子、机械等领域实现结构的修补、拼装等应用,降低成本。

  • 超薄复合材料的研制

针对树脂基复合材料难以满足一些特殊性能(超薄结构、复杂结构、电磁屏蔽等)要求的问题,提出适用于厚度≤0.08mm的超薄预浸料或纤维布制备复合材料结构的工艺方法,精确控制工艺参数以满足薄壁件的力学性能、抵抗损伤能力、提高制造效率、降低成本等,在航空航天、汽车工业、电子设备(用于制造手机、平板电脑等设备的外壳和内部结构,具有良好的电磁屏蔽性能)等领域都有广泛应用。

  • 高比强金属-陶瓷复合材料

为了获得轻质、高强、高韧的新一代结构材料,创造性地提出了贝壳仿生结构和纳米纤维增强泡沫结构相复合的全新复合材料结构设计方案,并开发了新的制备技术,成功制备出新型Al-SiC复合材料,并实现了比传统仿贝壳Al-SiC复合材料更高的比强度和比韧性。

  • 高强、高韧环氧树脂基纳米复合材料及石墨烯-碳纤维混杂增强复合材料

提出了石墨烯-环氧树脂纳米复合材料的刚柔并济的新型界面的结构设计方案,并开发了相关界面构建技术,改善了石墨烯在树脂中的分散性及其与树脂间的界面相互作用,获得了高强、高韧纳米复合材料。在极低的改性石墨烯掺量(如0.25%)下,该纳米复合材料的力学性能就远高于环氧树脂,因此,在将其代替环氧树脂应用于各种工程领域中时,可以获得极佳的性价比。当将上述石墨烯改性的环氧树脂作为纤维增强复合材料的基体使用时,制得的复合材料比传统碳纤维-环氧树脂复合材料具有更高的强度和韧性。

 

主要科研项目

[1] 国家重点研发计划课题,聚氨酯人工血管构建及其功能化关键技术,负责人:董旭峰

[2] 国家重点研发计划课题,主被动自适应耗能减振抗风抗震结构体系,负责人:董旭峰

[3] 大连市科技创新基金,高强度高稳定性微纳复配磁流变液的设计及制备技术,负责人:董旭峰

[4] 国家自然科学基金,结构ERE 智能隔震支座的力学模型及隔震性能研究,负责人:董旭峰

[5] 国家自然科学基金面上项目,微纳米双重结构TiO2膜层的微弧氧化形成机制及其骨组织相容性,负责人:王伟强

[6] 国家自然科学基金面上项目,碳纤维增强树脂基复合材料在超低温环境下残余应力的形成机理及评价研究,负责人:刘新

[7] 国家自然科学基金青年项目,超低温环境下T700/环氧复合材料拉-压疲劳性能及损伤机理,负责人:刘新

[8] 国家自然科学基金青年项目(C),基于可拉伸导电图案的全织物非酶葡萄糖汗液传感器,负责人:王鹏伟

[9] 航天部门技术委托项目,高压复合材料贮箱技术研究,负责人:刘新

[10] 航空部门技术委托项目,复合材料冲击监测技术研究,负责人:刘新

 

【培养特色】

研究生规模

该团队每年招收硕士生 15 人左右,博士生4人左右。

育人理念

团队秉持着理论与实践相结合、注重创新能力培养的理念。在生物医用材料及智能复合材料领域,鼓励研究生紧跟行业前沿需求,如面向航天航空、心血管及骨科治疗等实际需求开展研究,让研究生在解决实际问题的过程中提升专业素养和创新能力。同时,团队导师积极引导研究生参与科研项目,注重培养科研思维和实践能力,致力于培养既具备扎实理论基础,又有较强实践能力和创新精神的复合型人才。

培养特色

  • 多学科交叉融合:团队研究涵盖智能复合材料、生物医用材料、结构功能一体化复合材料等多个方向,涉及材料科学与工程、生物医学工程等多学科领域。研究生在参与科研项目的过程中,能够接触到不同学科的知识和技术,拓宽学术视野,培养跨学科思维和综合解决问题的能力。

  • 科研项目驱动:团队承担了多项国家级、省部级科研项目,如国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等。研究生有机会参与到这些项目中,在导师的指导下开展前沿科学研究,积累科研经验,提高科研能力。同时,项目的实际需求也为研究生提供了明确的研究方向和目标,使他们的研究成果更具实用性和创新性。

  • 产学研结合:让研究生能够深入了解行业需求和市场动态,促进科研成果的转化和应用。研究生可以在合作项目中接触到实际生产和应用场景,提高自己的工程实践能力和解决实际问题的能力,为未来的职业发展打下坚实的基础。

  • 学术交流丰富:研究生可以通过参加学术会议,与国内外同行进行交流和学习,了解学科最新研究动态和发展趋势,拓宽学术视野,激发创新思维。同时,团队内部也会定期组织学术讨论活动,促进研究生之间的思想碰撞和学术交流,营造良好的学术氛围。

【育人成果】

主要介绍研究生毕业生去向,优秀校友发展情况等。

智能复合材料企业

比亚迪、华为、中芯国际、吉利汽车、宝钢、宁德时代、中国航空、中国航天、中船工业、中国汽车、英特尔、腾讯、西部超导、三一重工…

生物医用材料企业

康盛生物、圣博玛、康德莱、瑛泰、领博、微永、微度、赛诺、爱芮斯、朗目、新智源…

高校及科研院所

大连理工大学、山东大学、新加坡国立、中国科学院、东北大学、太原理工、河北工程大学、滨洲医学院、大连交通大学、西安科技大学…

政府及事业单位

国家知识产权局、江西省科技厅、江西省药监局、大连市中心医院、大连市中山医院…

 

【招生事项】

招生类型

硕士推免生(学术学位/专业学位)/硕士统考生(学术学位/专业学位)/直博生(学术学位/专业学位)/硕博连读(学术学位/专业学位)/申请考核制博士生(学术学位/专业学位)

招生导师

硕士生导师:董旭峰、王伟强、王鹏伟、刘新、史国栋

博士生导师:董旭峰、王伟强、王鹏伟、刘新

招生科研方向:智能材料、生物医用材料、复合材料、柔性电子材料

招生专业: 材料科学与工程、材料工程、智能分子材料工程

联系方式:dongxf@dlut.edu.cn

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