一、實驗室負責人簡介

宋小輝，女，教授，博士研究生，武漢理工大學兼職博士及碩士研究生導師，桂林電子科技大學和桂林理工大學兼職碩士研究生導師，行業内工模具标準和企業重大項目的評審專家，華中科技大學和英國南安普頓大學訪問學者，廣西機械工程學會标準化委員會副主任委員及流體力學及傳動分會副秘書長，英国正版365官方网站機械碩士專業學位點航空航天複合材料制備及性能調控方向負責人，學校領航學者,學校創新團隊負責人。“Polymer Engineering & Science”、“The International Journal of Advanced Manufacturing Technology”等期刊審稿人。從事高分子材料增材制造及設備研發、固體廢棄物綜合利用等方面的教學和科研工作。主持完成國家自然科學基金項目1項、在研1項、參與1項；主持完成省部級課題2項、在研2項、參與2項，主持省部級高企培育項目1項，主持項目經費累計200餘萬元。發表科研學術論文50餘篇，其中，SCI收錄10餘篇。主講《塑料成型與模具設計》、《模具CAE》、《逆向工程與增材制造》等課程。

二、實驗室建設目标

實驗室主要圍繞航空航天、特種工程裝備、智能制造和綠色制造産業鍊技術延伸需求，實現工程材料輕質結構件、功能多孔件等的增材制造、結構仿真與性能調控，并實現固體廢棄物的綜合利用。針對特種工程裝備用金屬、陶瓷等材料，進行機理性研究和微結構性能調控，開發制備滿足特殊用途的工程材料；應用有限元技術，研究複雜曲率構件變形規律，成形出滿足精度要求的高強钣金構件。在工程材料增材制造、綠色制造、開發與制備、成形與性能調控方面形成理論創新和應用集成。

三、實驗室基礎

随着學校建設廣西區一流學科（航空航天複合材料）的需求及機械專業碩士點發展的需要，于2023年年初建成了“功能材料制備與性能調控”重點實驗室。目前有團隊成員 40 人，其中教授 1 人、副教授或高級師 4 人、博士 3 人、在讀碩士研究生 7 人、在讀本科生 27 人，團隊成員具有不同的學科背景，包含機械、材料、電子科學等領域，具有豐富的科研經驗和實踐能力，近 5 年來緻力于功能材料的制備和應用，獲得國家自然科學基金項目 2 項、廣西自然科學基金項目 4 項、市廳級項目 2 項，以及校企合作課題 4 項；發表核心期刊以上論文 40 餘篇、其中 SCI檢索 25 篇，授權專利 10 餘項。其中 1 項目實現了轉化，取得經濟效益 15 萬。

四、研究方向

實驗室主要圍繞航空航天、特種工程裝備、智能制造和綠色制造産業鍊技術延伸需求，實現工程材料輕質結構件、功能多孔件、複雜金屬件、功能陶瓷等增材制造、結構仿真與性能調控，并實現固體廢棄物的綜合利用，具體如下。

1. 增材制造

人體骨骼支架增材制造。主要針對醫用功能材料聚醚醚酮、聚乳酸等聚合物，加工具有個性化外形和梯度孔隙結構的骨骼支架，并進行組織工程的體内外實驗，突破聚醚醚酮作為人體骨骼承重骨支架的力學限制。

航天複合材料增材制造。采用碳纖維、玻璃纖維、植物纖維等連續纖維進行增材制造研究，通過連續纖維提升聚合物材料的強度和韌性；對連續纖維打印進行路徑規劃，對送料和噴頭裝置進行優化，研發可旋轉、傾斜等多自由度工作台，實現複雜結構航天零件的制備。

增材制造成形裝備研發。開發桌面熔融沉積式3D打印機粉末顆粒、陶瓷漿料3D打印機及金屬3D打印機，以低成本的方式實現高分子複合粉末材料、中低溫金屬絲材以及高溫陶瓷的3D打印。

2. 薄膜半導體及功能陶瓷材料及器件

功能陶瓷材料及器件。圍繞5G/6G通信用關鍵高性能材料及器件面臨的重大需求，針對新一代高性能通訊用低損耗電磁介質薄膜/陶瓷等新材料，重點研究材料與器件一體化設計原理、制備工藝、器件集成及評估方法，揭示中高介電微波陶瓷在高頻下的介電損耗機理以及介電常數和諧振溫度系數的調控機制，獲得适于5G/6G通訊微小型化器件的微波介質陶瓷材料。

高性能薄膜半導體材料及器件。研究聚焦于響應速度快、尺寸小的薄膜材料及器件的制備工藝、電學性能改性以及與塊體導電機理異同點的研究，對薄膜熱敏特征系統性的分析，為新型鈣钛礦型高敏性低阻值熱敏電阻材料及器件的探索與開發提供實驗和理論支撐。

2. 複雜構件塑性成形及有限元仿真

研究具有複雜曲率钣金構件協調變形行為，基于網格法和有限元仿真分析材料流動規律，通過逆向測量表征成形件彎曲回彈規律，通過補償法優化模具型面，實現複雜钣金構件精确成形，成形出符合精度及性能要求的航空航天構件。

3. 智能裝備結構設計與優化

研究裝備關鍵結構件精度、剛度在空間中的變化規律，建立剛度、熱場與靜/動态誤差間的映射模型，提出剛性、熱性能和精度的多尺度集成設計方法，解決智能裝備剛度、質量、動力最佳匹配難題。

結構創新設計。以滿足智能裝備應用為前提，改變其動力傳動形式與結構，達到能耗低、機器有效功率大、靜/動剛度匹配好的目的。

輕量化設計。分析關鍵結構或部件的靜/動剛度、阻尼及 振動頻率等特性，根據載荷分布及傳遞情況，完成結構輕量化設計。

動态測試與分析。測試整機或部件的工作特性，分析其與設計結果出現偏差的主要原因，為後續的改進積累經驗。