陕西省空间材料科学与技术重点实验室

空间材料科学与技术航空科技重点实验室

空间材料科学与技术实验室成立于1993年,1997年批准为陕西省重点实验室,1999批准为航空科技重点实验室。实验室主要开展空间环境中材料的制备、物理化学性质与表征分析、以及特殊应用性能研究。实验室定位于国际前沿性基础理论研究和应用基础研究,为我国空间材料科学技术的发展提供前瞻性研究成果并培养高层次科技人才。

实验室现有固定研究人员14人,其中教授4人、副教授9人、副研究员1人,包括中国科学院院士1人、国家杰出青年基金获得者1人、长江学者1人、国家优秀青年基金获得者1人、教育部金世纪人才1人、陕西省中青年科技创新领军人才1人、陕西青年科技新星2人、陕西青年科技奖获得者2人。空间材料科学研究团队是国家自然科学基金创新研究群体,全国五一劳动奖状获奖集体。

实验室面积约1200平方米,拥有大型实验器设备共20余台套,总价值约3000万元,主要有:静电悬浮实验装置、超声悬浮实验装置、电磁悬浮实验装置、落管实验装置、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、大功率激光器、激光热导仪、差示扫描量热仪、热膨胀仪、并行计算机等。

近年来承担国家级科研项目30余项,总经费5000余万元。在国家自然科学基金、国家921工程等支持下,开展了空间材料科学地面模拟装置研制和金属材料的深过冷与快速凝固研究,并承担了国家载人航天工程空间科学实验任务。在Physical Review LettersActa MaterialiaApplied Physics Letters 等国内外学报上发表学术论文300多篇,获国家自然科学二等奖1项,国家技术发明二等奖1项,陕西省基础研究重大贡献奖1项,省部级科学技术一等奖6项。

主要研究方向和研究内容包括:

1. 空间环境的地面模拟

采用电磁悬浮、静电悬浮、超声悬浮、自由落体和浸浮净化等物理方法抵消重力作用,在地面环境中模拟外层空间的微重力和无容器状态,借助超高真空技术建立类似于空间的真空条件,研究液体和固体无容器处理过程的运动学规律。

2. 空间环境中材料物理化学性质与加工制备过程

研究空间模拟条件下金属与非金属熔体深过冷,系统测量深过冷熔体的比热、表面张力和粘度等热物理性质,建立深过冷条件下合金的热力学数据库;研究深过冷熔体中单相和多相快速晶体生长,实现金属及非金属材料的深过冷制备,系统地揭示快速凝固机制,创建相应条件下的理论模型。

3. 空间材料科学的计算仿真

针对空间材料科学所涉及的共性问题,采用数值方法设计并模拟空间实验过程。主要包括:固体和液体无容器处理过程的有限元和边界元数值模拟;深过冷熔体的微观结构和热物理性质的分子动力学和蒙特卡罗计算;材料制备过程中物理化学性质和组织形态演变的相场模拟。

4. 空间材料科学实验设计与实验装备研制

针对返回式卫星、载人飞船、空间实验室和空间站等空间实验平台,设计多功能综合性空间材料科学实验系统,研制适合于太空舱内精确控制的智能化工艺装备,开发与之匹配的软件系统,建立前瞻性的实验方案数据库,为我国未来的空间科学实验奠定硬件和软件基础。

实验室主任:魏炳波 教授