三束材料改性國家重點實驗室（大連理工大學）

三束材料改性國家重點實驗室（大連理工大學），是教育部重點實驗室。

基本介紹

• 中文名：三束材料改性國家重點實驗室(大連理工大學)
• 創辦時間：1988年5月
• 類別：教育部重點實驗室
• 主要獎項：獲省部級科技進步一等獎
• 批准機構：國家計委
• 主體：電漿物理和材料科學與工程

概況簡介

三束材料改性國家重點實驗室於1988年5月經國家計委批准正式開始籌建，1991年10月通過國家驗收，作為原國家重點聯合實驗室的大連理工大學分部正式運行，2009年7月作為教育部重點實驗室獨立運行。歷屆學術委員會主任為楊福家院士（1991-2001）、聞立時院士（2001-2010）、周克崧院士（2010至今），歷屆實驗室主任為馬騰才教授（1991-1998）、董闖教授（1998至今）。

自1992以來，三束材料改性國家重點實驗室承擔國家級研究項目100餘項；獲省部級科技進步一等獎1項，省部級科技進步二等獎5項；發表SCI收錄論文300餘篇，獲國家發明專利6項，出版學術專著3部。

研究力量

三束材料改性國家重點實驗室擁有一支經驗豐富、以雷射束、離子束、電子束和低溫電漿材料改性和薄膜合成相關的基礎和套用基礎研究為主的科研隊伍。其中國家傑出青年基金獲得者3人、長江學者特聘教授4人、長江學者講座教授1人。馬騰才（博士生導師，實驗室學術委員會副主任，基金委學科評議組專家成員）、楊大智（教授，博士生導師，實驗室學術委員會委員，中國材料研究學會理事會理事，中國金屬學會材料科學學會理事，中國有色金屬學會材料科學與工程委員會形狀記憶合金專業學術會委員副主任）、董闖（教授，博士生導師，實驗室主任）、王曉鋼（特聘教授，博士生導師，大連理工大學低溫電漿科學與工程中心主任，併兼任美國愛荷華大學教授級研究員）、王友年（長江學者特聘教授，博士生導師）。

科研支撐

在大連理工大學形成了以三束材料改性國家重點實驗室為核心，以電漿物理和材料科學與工程兩個相關學科為主體，輻射到物理系、材料系、電氣工程與套用電子技術系、信息學院、機械學院和化工學院等相關課題組的研究隊伍。實驗室所依託的電漿物理和材料科學與工程分別是國家級重點學科和省級重點學科，並擁有材料科學與工程和物理學兩個博士後流動站，擁有與雷射束、離子束、電子束和低溫電漿材料改性和薄膜材料合成相關的碩士點4個。實驗室重點設備有D8-Discover型高分辨X射線衍射儀、MTS納米壓痕儀、射頻探針系統、LWS-500型雷射焊接系統、超高真空多功能磁控濺射系統、微波ECR電漿源離子注/滲系統、微摩擦磨損試驗機、ECR-電漿增強MOCVD系統 (ESPD-U)、射頻感應耦合電漿裝置、強流脈衝電子束裝置（低能電子炮）、Bulat-6 型多弧離子鍍膜設備、MEEV IV 80-10 金屬離子注入機等。

高分辨X射線衍射儀

LWS-500型雷射焊接系統

研究領域

實驗室依託於材料學科和電漿物理學科（國家重點學科），發揮學科交叉優勢，致力於載能介質材料製備與改性技術及相關電漿基礎理論研究，包括電漿技術與相關基本過程、電漿及載能束表面工程、載能束及特種能場材料製備技術、材料改性中的材料科學基礎問題，以滿足國家在裝備製造、光電信息、新能源和航空航天等產業領域的重大需求。

主要學術方向是從事雷射束、電子束、離子束及低溫電漿的材料表面改性、薄膜材料合成以及材料改性新技術、新工藝的套用基礎研究。承擔了“973”、科技支撐、“863”、國家基金等國家級重大項目以及多個產業合作項目，開發了電漿沉積與改性、強流脈衝束、雷射等多種裝置和工藝，具有材料設計與製備能力。

材料改性

以提高和改善材料的使用和服役性能為目的，側重研究具有工業套用前景材料的表面改性技術與工藝；研究載能粒子與物質相互作用及材料改性機制，進而指導和最佳化材料改性技術和工藝；

薄膜合成

側重研究光電和生物薄膜材料的製備工藝和薄膜材料特性；研究低溫電漿物理特性及低能粒子對薄膜生長行為的影響，揭示載能束和低溫電漿作用下的薄膜材料合成機制；

新技術研究

以脈衝技術為基礎，發展強脈衝束流的材料表面深層改性技術和脈衝放電電漿材料表面改性和薄膜製備技術；以多束混合思想為指導，發展具有多種複合功能的先進的材料改性和薄膜製備技術。

建設管理

實驗室實行學術委員會領導下的實驗室主任負責制，並設立了諮詢委員會建立實驗室與工業界、學術界和國外的聯繫，進而擴大實驗室的合作與影響。實驗室實行以崗定編、競聘上崗，進而促進研究人員的流動，從而保證實驗室的人才引進和研究隊伍素質的不斷提高。實驗室以訪問學者制度為對外開放的主體，吸引國內外高水平的學者來實驗室內工作；同時以開放課題的形式資助具有一定創新思想的課題，從而擴大實驗室對外開放的範圍。實驗室與俄羅斯、日本、法國、美國等建立了廣泛項目合作和頻繁人員往來，日益形成國際化的學術研究基地。

公眾開放活動

合作簽約

發展目標

實驗室的進一步發展目標是：發揮實驗室的多學科交叉優勢，使實驗室成為一個可以為多學科廣泛利用的接口平台和信息匯集地；研製具有自己智慧財產權、國內領先、國際先進的基於電漿技術的材料改性和薄膜製備技術及具有實際套用價值的薄膜材料；培養一批高水平的專業研究人才以解決國內在該領域內的急需，為國家在表面科學與工程領域的發展提供必要的人力資源。針對我國國民經濟發展的需要, 瞄準載能束及低溫電漿材料改性和材料合成的發展前沿，在相關的基礎和套用基礎研究領域裡，開展材料改性和材料合成的機理、技術和套用基礎研究，將實驗室建設成在材料改性領域裡的國家一流、國際先進的科學研究中心、技術發展中心、信息服務中心和人才培養基地。

評估報告會

主要成果

載能離子束與固體材料相互作用

重點研究了載能離子與固體相互作用、強流脈衝電子束和雷射束所導致的材料表面溫度場、應力場的變化、低能粒子對表面原子擴散和薄膜生長的影響。在Phys. Rev. Lett.等國際權威性學術刊物上發表30餘篇SCI收錄論文，國際會議邀請報告1次，獲得了國家自然科學基金重點和多項面上項目的支持。離子束與固體相互作用物理學的創始人之一、丹麥著名物理學家Sigmund教授於2000年對我們的研究工作進行了正面評述,他認為：是我們首次考慮了靶原子內殼層電子對分子離子能量損失的貢獻。

全方位離子注入技術及電漿輔助沉積技術

解決了高真空下磁控濺射的技術難題，實現了完全同步的全方位離子注入增強沉積，設計研製出我國第一台微波ECR放電電漿源全方位離子注入增強沉積裝置，目前已經進入第三代。在國際權威性學術刊物上發表論文18篇，其中在Phys. Rev. Lett.上發表論文1篇，獲2001年遼寧省自然科學二等獎。

脈衝偏壓電弧離子鍍工藝基礎研究

在具有多學科綜合特點的技術基礎問題實現重要突破，如低溫機理、大顆粒減少機制、電漿負載特性等，並掌握了其核心技術脈衝電源的參數及設計，所獲得的硬質塗層具有組織均勻、高結合力、高耐磨性，且由於減少了大顆粒，使得製備納米塗層成為可能。做國際會議邀請報告2次，國內會議邀請報告1次，並獲得863項目的支持。

b型鐵矽半導體金屬矽化物的離子注入合成

b型鐵矽相是重要窄帶隙半導體金屬矽化物，但難以製備高質量的單晶薄膜。該研究套用離子注入法合成摻雜的b型顆粒膜。研究結果被IUMRS-ICAM2003（國際材聯先進材料2003會議）接收為邀請報告。課題還獲得國家自然科學基金1項，在2000中國材料研討會議薄膜分會上做邀請報告。非晶和準晶材料及其雷射誘導自蔓延反應合成 　獲得國家傑出青年基金等項目支持。組織國際、國內相關會議各一次，國際會議邀請報告3次，國內會議邀請報告1次，申請專利3項，獲2項基金支持。其中成份設計思想被接收在2003年重點基金指南。

雷射表面處理工藝

完成了軋鋼機用大滑板、大型冷凍機螺桿壓縮機轉子、船用冷凍機鋼套、二氧化碳壓縮機大型鋼套等工件的雷射表面處理工作，使處理後的表面硬度提高2-3倍，提高使用壽命3倍以上。

產業化技術

電弧離子鍍技術

電弧離子鍍是物理氣相沉積離子鍍的一種，是把弧光放電作為金屬蒸發源的表面塗層技術。電弧離子鍍具有鍍膜速度高，膜層的緻密度大，膜的附著力好等特點。在工具、模具的超硬鍍膜、裝飾鍍膜等領域有廣泛的套用。

電弧離子鍍設備

微波ECR全方位離子注入設備

微波ECR全方位離子注入

套用範圍：各種刀具、模具經PSII或PSII-IBED 改性；各種薄膜（包括功能膜）的研製；印刷機易損部件表面改性；高分子材料改性；催化劑改性等。

ML系列朗繆爾探針系統

ML系列朗繆爾探針系統基於虛擬儀器原理設計，簡化了硬體結構，抗干擾性強，工作可靠，能夠靈活地用於不同特點的電漿。

雷射表面改性技術

雷射相變硬化、雷射熔凝強化、雷射合金化，雷射熔覆技術、雷射加工系統。