在研究以金属、金属基复合材料的基础上依据国家高新技术对能源，生物，环境等方面的需求，我们逐步拓宽了研究领域，以期满足国家和国防建设的需求，拓宽的主要研究内容如：
1） MCFC燃料电池关键材料的研究
作为第四代能源发电方式，燃料电池势必会推动本世纪能源技术的革命，这一课题既具有前瞻性，拥有广泛的应用前景，又具有很大的挑战性，首先在上海市科委的支持下，开展了MCFC关键用材的研究，这是因为作为新型能源材料，由于技术的先进性，燃料电池具有广阔的市场前景，因此先进发达国家对此技术严格保密，形成技术垄断。为发展我国的MCFC打破国际封锁，主要研究内容和成果如下：
研究了不同组分对流动性的影响，优化体系配方，并且探讨了成型方法对基板孔径的影响。首次提出混合配比的粉料在MCFC环境下比纯相稳定，研究了增强相，添加剂及表面处理等处理工艺对MCFC电池性能、寿命的影响规律，为实验提供了理论依据。独立地成功完成电解质基板的整套制备方法，并成功应用于MCFC电池中。特别是1kW电堆经上海科委项目鉴定，性能国内领先，处于国际90年代初水平，并列为国家十五期间"863"重点项目，目标为在2004年制备出50KwMCFC，电阻压基板面积为1m2，为国际水平。
2）生物医用复合材料
近年来，我们与上海市和江苏省一些医疗部门，通力合作，如上海第二军医大学附属长征医院、上海第一人民医院、上海第六人民医院、瑞金医院和南京军区总医院等，开展一批具有国际前沿的多学科交叉的研究课题，取得了一些突破性进展。例如人工食管：我们采用复合结构，在内层材料方向引入了可降解材料的概念，且摒弃了国外报道的硅橡胶，因为硅橡胶是一种生物惰性材料，不会被人体的降解，植入动物体之间必须采用食管镜手术切除。
经过一年多的动物试验研究，完成人工食管的植入到狗自体食管再生的全过程研究，其水平达到了国际先进水平。其次，运用复合材料设计及纺真技术，且结合生物力学研究，完成碳纤维增强复合材料髋关节的研制，其强度高，而弹性模量约为45Gpa，接近人体骨的性能，该项技术成果将会有效地消除长期困挠现有金属髋关节植入术中的应力遮挡现象，防止金属髋关节植入后周围骨组织的萎缩而导致的髋关节下沿的病症，减少病人的痛苦，其结果处于国际先进水平。此外，正在执行中的全可降解的载药型冠脉内支架和新一代轿形器等的研究，将会进一步推动我国新材料的高技术成果在国产医疗器械的产业化。
3）材料遗态学
提出"材料遗态学"来制备复合材料的新概念。自然界的生物（动物骨架、植物、矿物等）经过亿万年自然选择与进化，形成了自适应的天然精细结构，并且这种结构的精细完满度是现代科技和"仿生学"技术难以合成制备的。提出"材料遗态学"的概念，就是利用自然界物材的天然精细结构，在保持其物质原有的多层次、多维、多尺寸等最佳组态的状态下，按人们的意愿和要求通过原位合成、更叠、组装等方法，赋予上述结构具有新物性。近期首先在利用了天然植物进行探讨，并研究了利用不同植物，不同工艺参数合成方法制备陶瓷（称为生态陶瓷）。研究结果表明：此思路和方法是可行的，采用植物已制备出SiC，TiC/C，TiC，Al2O3及SnO2陶瓷，进而又利用生态陶瓷与其它材料进行复合，进一步研究了复合机制，复合效应以及复合组织与性能之间的内在联系，这一方法无疑为今后复合材料的发展提供了一种新思路，新方法，新的研究理念。
4）非金属基复合材料螺旋桨
随着高科技在国防上的广泛应用，国外隐身技术已取得了突飞猛进的发展，使武器装备的隐蔽性大大提高，增强了战斗力。我国的鱼雷和潜艇螺旋桨长期以来以桨型设计为主，较少考虑材质对减振降噪的影响，而金属材料的唱音、腐蚀和疲劳寿命等又是长期困扰的问题。所以，在军用舰艇以及水中兵器的推进系统中，螺旋桨的器械声治理是急需解决的重大课题，它直接影响到舰艇的生存和鱼雷的攻击能力问题。
针对螺旋桨的这一状况，我们开展了结构阻尼复合材料螺旋桨的应用工作，系统研究了复合材料组成与阻尼等性能关系；同时，利用有限元技术，分析了外流场作用在桨叶上的压力分布，以及这种压力场对桨叶的变形和应力分布的影响，确立了刚度设计是复合材料螺旋桨设计的关键，然后采用现代防真技术，优化出了应用桨叶的最佳的复合材料结构。利用新型的复合材料成型工艺，在国内首次研制成功碳纤维增强复合材料螺旋桨。本项目经过较为系统的有关阻尼复合材料强度、刚度、阻尼性能研究和模具加工、成型工艺的研究，又成功研制成现役鱼-七鱼雷复合材料对转螺旋桨。09核潜艇模型螺旋桨，035G常规潜艇复合材料模型螺旋桨，诱饵雷螺旋桨，。以孙晋良院士为组长的鉴定组认为：研制出的复合材料完全满足鱼-七鱼雷的高强度、高刚度高阻尼的工程的需求；采用碳纤维及混杂纤维增强环氧树脂复合材料及采用RTM工艺制成鱼雷螺旋桨，与金属螺旋桨相比，属国内首次，具有国际先进水平。
该项目成果体现在：螺旋桨材料由轻质高强的复合材料代替了传统的金属材料，减轻了动力装置的负载；经过阻尼设计的复合材料螺旋桨明显降低了武备的噪声水平；高性能复合材料满足了螺旋桨力学、阻尼、耐海水等特性的要求；采用RTM成型工艺，避免了二次加工，规模生产可望降低加工成本。
5）电子封装材料研究
电子元器件和集成电路的封装可以起到散发热量、机械支持、信号传递和密封保护等一系列作用。这就需要电子封装材料化学稳定性高、导热性能好、热膨胀系数小、有较好的机械强度、便于加工、价格低廉和便于自动化生产等。传统电子封装材料总是无法同时兼顾以上各种性能的要求，自90年代开始，新型封装材料的研究得到大力发展，各种新材料也不断涌现。
电子封装材料的研究包括确定成型性能、加工性能、服役性能和行为与组织、成分和工艺的关系，钻研新材料发展中关键基础理论问题，探索适合于高质量、低成本和规模生产的制作方法，逐步实现电子封装材料体系、组分和工艺的计算机模拟和设计。
Al/SiC复合材料具有理想的电子封装材料特性，如与电子元件材料匹配的热胀系数，高热导率以及低密度，适用于便携或移动式的集成装置。此外
Al/SiC价格较低，具有可净成型的工艺特点，不需要加工或只需要少量加工。因此适用于各种形状复杂、尺寸精密的封装场合。而且在制备Al/SiC封装元件的同时，可使许多不同功能特性的组件集成在一起，这就会大大减少组装的程序，提高质量，降低成本。目前，我们研制的Al/SiC封装材料的基本性能可以在以下范围内调节：热膨胀系数6.5～8ppm/°C，热导率120～170
w/m°C,比重≤3g/cm3。同时，还可以根据用户的要求，制备和加工特殊形状和特殊组装的封装件。
此外,正在研制的电子封装材料还有Al-Si复合材料和高导热粘接剂等。 |
