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開發了碳納米管預分散和預處理新技術；采用創新的碳納米管 / 金屬顆粒前驅體制備工藝制備出大尺寸碳納米管增強鎂基復合材料及其鍛件和擠壓件。復合材料的屈服強度達到 300MPa 以上，剛度超過45GPa，可滿足乘用車對輕質、高強鎂材料的需求，也可在航空航天、軌道交通等領域中的次承力結構部件中得到應用。

石墨是一種良好的固體潤滑劑，但是，它低的強度及與金屬截然不同的物理化學性質，使得其與金屬成為復合材料時，在金屬中的加入量很低，而且隨著加入量的增加，嚴重損壞復合材料的綜合機械性能，因此，目前石墨作為固體潤滑劑時，為了保持復合材料的機械性能，加入量大都很低。本技術獨特之處在于，首先在石墨顆粒表面包覆一層銅膜，使其整體表現為銅的性能，當它與銅形成復合材料時，銅基體形成一個三維連續骨架，石墨處于其中。這一方法使得自潤滑復合材料中石墨的含量可已大為增加，同時使復合材料整體表現為金屬性能，具有良好的自潤滑性能力、耐高溫性及導電性，較好的綜合機械性能。 應用前景： 銅石墨復合材料優良的自潤滑能力及良好的導電性能，被認為是制造高性能電刷、高速列車受電弓滑板、小型精密自潤滑滑動軸承其它滑動電接觸部件的首選材料。 受電弓滑板是電力機車上與供電導線接觸的部件，列車運行時，滑板與供電導線處于高速相對滑動之中，電力機車通過受電弓滑板從供電道線上得到所需的電力。受電弓與供電導線之間的滑動摩擦速度等于電力機車的運行速度。隨著機車運行速度的提高，對滑板的摩擦及自潤滑性能的要求也越來越高。電刷是電機中的易損部件，隨著電機向大型化、微型化、高轉速、高效率發展。要求電刷具有大的集電能力及優良的自潤滑能力，以減小電機的尺寸，提高電機效率，使焦耳熱引起的升溫保持在低水平。機械制造技術向高精度、小型化方向發展，油潤滑變得很困難，從而為小型自潤滑精密滑動軸承提供了很好的應用市場。機車及汽車也對意外情況下缺少潤滑油時部件的自潤滑能力提出了要求。可見自潤滑材料具有廣闊的市場。

梯度鐵基減摩材料主要用于汽車、工程機械、 航空等領域的液壓系統關鍵摩擦副零件的制造，如用于滑動軸 承、齒輪泵側板、柱塞泵配油盤等典型零件的制造。 本項目針對鐵基減摩材料高強度與良好自潤滑特性難以共存的矛盾，開發的梯度鐵基減摩材料基于致密強化配方設計， 實現基體材料致密高強、高承載目標；基于表層材料固體潤滑 技術與孔隙可控設計，利于液-固潤滑介質供給摩擦表面，達到 液-固潤滑協同作用，改善材料減摩、抗粘

針對海洋裝備需求，開發出用一系列耐海水腐蝕且輕質高強的高性能樹脂基復合材料推進器；成功解決了多頁數、大側斜以及槳葉交疊等難題，突破了復合材料推進器的結構設計、模具設計與成型加工等關鍵技術。    成功制備了樹脂基復合材料單漿、對轉槳、導管漿、泵噴射推進器以及組合式推進器等，極大地提高了推進器的耐海水腐蝕性能，有效地降低了重量。

鋁基原位（In-situ）納米復合材料是以鋁合金為基體、反應合成納米陶瓷顆粒為增強體的新興高性能納米復合材料，獨特的原位納米增強體、復雜的陶瓷顆粒/金屬鋁合金界面結構、復合構型特征等結構特點，賦予其高的比強度、出色的抗疲勞能力、良好的耐熱性、耐磨性以及高阻尼等結構-功能一體化特性，在航空航天、國防軍事、交通運輸、電子信息和精密儀器等高技術領域具有廣闊的應用前景，成為納米材料與金屬材料交叉領域中新興的高性能復合材料之一。 然而，該材料涉及到原子物理、凝聚態物理、化學、界面科學、納米材料

本項目在高性能鎂合金以及鎂基復合材料的制備和成型工藝、變形行為、微觀結構、力學性能、阻尼特性、摩擦磨損行為、機械加工、表面處理等方面開展了大量的系統研究，開發了輕質、高比強、高比剛并同時具有高阻尼的新型鎂合金及鎂基復合材料。這些新型鎂合金及其復合材料具有廣泛的應用前景。

項目簡介鋁基原位（ In-situ）納米復合材料是以鋁合金為基體、反應合成納米陶瓷顆粒為增強體的新興高性能納米復合材料，獨特的原位納米增強體、復雜的陶瓷顆粒/金屬鋁合金界面結構、 復合構型特征等結構特點，賦予其高的比強度、出色的抗疲勞能力、良好的耐熱性、耐磨性以及高阻尼等結構-功能一體化特性，在航空航天、國防軍事、交通運輸、電子信息和精密儀器等高技術領域具有廣闊的應用前景，成為納米材料與金屬材料交叉領域中新興的高性能復合材料之一。然而，該材料涉及到原子物理、凝聚態物理、化

研究中發現，通過適當的退火工藝，可以有效調控Sb2Te3(GeTe)n基材料中陽離子缺陷的類型，該工作運用球差矯正電子顯微鏡的原位觀測技術及高角暗場掃描透射電鏡技術（in situ/HAADF-STEM）等, 通過比對退火前后的樣品及在電鏡下模擬退火過程，清楚地追蹤到樣品中陽離子缺陷由短程的點缺陷聚集演化成長程的面缺陷的過程，使得調控樣品內載流子濃度降低到合適的程度，最終達到優化材料性能的目的。? 該項工作使得Sb2Te3(GeTe)n基熱電材料的總體性能大幅提升。據悉，熱點材料優值ZT越高，其轉換效率越高。在溫度達到773K時，熱電材料優值ZT達到了2.4，在323~773K較寬的工作溫度區間內，材料的平均ZT高達1.51，能夠滿足中溫區熱電材料在商業應用中對性能的需求，有望解決Sb2Te3(GeTe)n基熱電材料效率較低的問題。 本研究成果在目前熱電材料亟待推廣的低品位廢熱發電方向以及未來有可能實現的可穿戴自驅動電子器件與智能傳感設備方面有較大的應用前景。

伴隨著5G、大數據、人工智能、物聯網、工業4.0、國家重大戰略需求等領域的技術發展，電子器件正朝著高功率、高集成化和便攜式的方向發展，這亟需高效、輕質和高穩定性的熱管理材料和方案來保證電子產品的效率、可靠性、安全性、耐用性和持續穩定性。如何大幅提高導熱材料的熱導率一直是熱管理材料行業的技術痛點，也是促進消費電子、5G設備、高功率芯片、集成電路、電池等突破功率限制的關鍵。由于傳統導熱材料如金屬、無機導熱材料存在質量大、柔性差等缺點，導熱聚合物的應用正在不斷向高導熱材料領域滲透。聚合物導熱材料在成本、可加工性、柔韌性及穩定性等方面更有優勢。但絕大多數的聚合物自身的導熱性很差（一般導熱系數為0.2 ~ 0.5 W/mK），無法滿足高導熱的需求，開發高導熱的聚合物復合材料已經成為該領域的一個研究熱點。采用復合高導熱填料（如石墨烯、碳納米管、氮化硼、金屬氧化物等）是一種簡單而高效的方式來提高聚合物基體的熱導率，目前在工業生產已經有了廣泛的應用。現有的大量研究表明，在聚合物材料內部構建導熱網絡可以在低添加量的條件下實現熱導率的大幅度提高，這種三維滲流網絡（如圖1所示）可以為聲子的快速傳遞提供通道，從而加速熱量沿著三維網絡進行傳遞。 封偉團隊在綜述中重點介紹了不同三維導熱網絡的構建及在制備聚合物導熱復合材料方面的最新進展，如石墨烯三維網絡、碳納米管網絡、氮化硼網絡、金屬三維導熱網絡等。討論了不同導熱材料三維網絡的構建方法、結構取向調控方法及影響導熱性能的關鍵因素（取向性、界面連接性、網絡密度等）。同時，比較了不同的填料形式（分散顆粒填料與三維連續填料網絡）對復合材料熱導率的影響。相比于共混法制備的導熱復合材料，基于三維填料網絡的復合材料在填充比、分散性、取向控制及熱導率提升率上都具有明顯的優勢。毫無疑問，三維連續導熱網絡的形成對于提升聚合物熱導率至關重要。可以預見，三維導熱填料網絡的設計將作為一種實現聚合物高導熱率的重要手段，成為新一代熱管理系統的研究熱點。 極端環境熱管理系統在能源化工、通訊衛星、高速飛行器及人工智能等領域都發揮重要作用。導熱復合材料作為熱管理系統的關鍵材料，直接影響著其在不同環境內的熱傳導方向和效率。近年來，天津大學封偉教授團隊以高導熱碳復合材料為研究基礎，針對其存在的導熱各向異性、易損傷、壓縮回彈性差以及與高彈性難以兼顧的問題，提出了通過微觀結構設計、界面優化、分子級相互作用優化，分別實現復合材料的定向高導熱、彈性高導熱及自修復高導熱，探索其在復雜界面和極端環境熱傳導領域的應用。