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张人佶:清华大学机械工程系
时间: 2017-7-26 9:31:07   浏览量:4073
专家个人信息

姓名:张人佶 性别:男 工作单位:清华大学机械工程系 所在省市:北京 职务职称:教授、博士生导师 专业领域:材料与机械 联系方式:该会员未公开联系方式 Email:该会员未公开Email

专家机构信息

机构名称:清华大学老科协 所属技术领域:制造业 所在地区:北京 联系方式:该会员未公开联系方式

专家及机构简介

张人佶 ( 男 ) 教授、博士生导师 。1984年北京大学金属物理专业博士研究生毕业。 1993.9-1994.3 赴德国Kaiserslautern复合材料研究所高级访问学者。曾任清华大学生命科学与医学研究院生物制造工程研究所副所长。中国机械工程学会高级会员,中国机械工程学会特种加工分会技术委员会副主任、快速成形技术委员会委员,中国模具协会技术委员会委员、快速模具技术部副主任,全国特种加工机床标准化委员会快速成形机床工作小组组长、中国生物材料委员会委员,北京市生物工程学会会员。

现任现为北京企业技术开发研究会副理事长,清华大学老科协先进制造技术项目部主任。

研究方向

材料加工工程 快速原型制造、生物制造工程、工程材料、表面工程

教学成果

主讲研究生学位课《金属物理》、《现代显微分析技术》、《生物制造工程原理与方法》等,主讲《工程材料》、《生物制造工程概论》、《材料加工工程》、《表面工程学》及《材料加工系列实验》等。

指导博士生及硕士生共30余人。

主编《表面工程学》、参编《工程材料》、《材料加工工程》、《材料加工系列实验》、教育部新世纪网络课程《工程材料网络课程教学课件》等。

重点负责学院平台课“工程材料”以及“工程材料”系列课的教学改革工作。

科研成果

摩擦学及表面工程 1.开展了金属-半导体薄膜退火过程的研究,特别是薄膜中互扩散引起的分形的研究。对于不同的研究体系,研究了体系结构、形成动力学和互扩散的机制。 2. 将分形几何的基本概念应用于摩擦学,测量出不同摩擦表面具有不同的分数维,并且从理论上加以解释,把分数维的数值与摩擦方式(干摩擦或油润滑)、摩擦类型及表面粗糙度值等联系起来,通过部级鉴定会,认为已达到国际先进水平。 3. 开展了涂层和固体润滑材料的真空摩擦与磨损性能的系列研究。采用了各种CVD涂层(TiC、TiN、TiC-TiN、Cr7C3等)与金属形成摩擦副,无论是干摩擦工况,还是在油润滑工况,由于大大减少粘着磨损,其真空摩擦学性能极大改善。获国家教委科技进步3等奖。 4. 赴德开展了聚合物及复合材料在滑动磨损时形成的转移膜的研究。对于聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料(PEEK及PEEK+C、PEEK+FC),利用各种分析手段(扫描电镜、扫描微分量热仪、红外光谱仪、俄歇电子谱仪等)对滑动转移膜进行了系统研究。

3D打印技术

1. 开展了金属模具快速造型技术基础性研究及应用研究。基于3D打印技术(即快速成形制造技术)开展了多项研究,基于快速制造3D打印技术发展快速模具的最大限制是精度与强度方面的限制,如非金属和中低熔点金属快速模具(喷涂模具、中低熔点合金模具、表面沉积模具、电铸模、铝颗粒增强环氧树脂模具、硅胶模以及粉末冶金模具等)或者精度还可以但是强度太低,或者强度还可以但是精度太差,因此基于微滴组装的概念,提出金属喷涂沉积制造模具的新技术。 2. 多功能快速原型制造系统(M-RPM)的研制是在国家863计划CIMS主题产品重大项目资助下完成的。与北京殷华公司合作,开展了M-RPM产品化、产业化工作。此项目通过部委验收,获北京市科技进步一等奖及国家科技进步二等奖。 3. 基于大型无拼接快速原型的快速制造集成系统研究与应用示范是国家十五攻关计划项目。金属微滴沉积法模具的直接型面成型,采用原型后处理的室温喷涂表面处理工艺研究,在原型表面喷涂封闭剂、修平剂和光亮剂,有效防止原型的变形、开裂和吸潮,可大幅度改善原型的表面质量,尺寸精度仍可保持在RP系统的成形精度内。获北京市科技进步二等奖。 4. 在自然科学基金的资助下,开展了石蜡和金属粉末激光烧结成形研究,首次在国内实现了金属材料的3D打印(即激光选区烧结-SLS)原型件制造,以及SLS石蜡原型件的制造。 5. 在自然科学基金的资助下,开展了低温冰型快速成形制造的研究,建立了满足“低温冰型快速成形工艺”研究需要的实验系统。建立了生物材料快速成形系统,实现由冰型工艺成形出具有200μm至500μm的交错贯通多孔结构的三维支架;初步实现了冰型→陶瓷型→金属型的翻模工艺过程;此项研究为生物制造工程的后续研究奠定了基础。

生物制造工程

1. 由3D打印的原理,采用生物制造技术,根据患者健侧外耳形状和结构的CT数据重构外耳并完成患侧外耳建模,在数字模型驱动下,完成人工耳软骨支架的熔融沉积制造。此项目通过了部级鉴定,认为部分内容达到国际领先水平。 2. 研究了在纯钛表面制备梯度生物活性涂层的复合制备技术,并对所制备的涂层进行了结构和性能测试,并且进行了动物植入实验。体外细胞培养实验结果表明,制得的梯度生物活性涂层对L929成纤维细胞的相容性优于纯钛试件;动物皮下和颅骨植入实验结果均表明:梯度生物活性涂层具有比纯钛试件更加优异的组织相容性。 3. 提出采用3D打印制造技术,利用骨组织工程材料,快速制造人体大段骨的个性化制造方法,通过系列的细胞培养实验和动物实验,表明此法获得的人工骨可达到占位功能且在适合的时间诱导新骨生成。。此项研究通过补剂鉴定,鉴定意见为部分为国际领先水平,此项目既有重大的学术意义,又可以解决人工大段骨诱导制造,形成极具市场潜力的新兴产业。 4. 对于生物制造中的重要使能技术——尖笔直写中材料流体的微输运和微堆积成形开展了研究,针对生物材料的特点,以压缩气体提供微输运动力,以微尖保证成形精度,且对材料的生物活性没有影响,在所设计的装置中成形了满足各种复杂要求的生物材料支架的微结构,成形出类似血管的多级分叉管状支架。 5. 据热致相分离技术原理,研究了生物材料聚(D,L乳酸-co-羟基乙酸)(PLGA)及其与聚左旋乳酸(PLLA)共混体系微/纳米结构的制备工艺,完成了高空隙率、微/纳米结构细胞载体支架的生物制造。 6. 提出了一种将组织细胞成分和血管成分融合在同一结构体中的构建方法,实现了对天然脂肪组织的体外仿生构建;通过微球涂覆共培养实现了血管成分的体外构建,并观察到血管网络的体内再生,有效解决了工程化组织血管化的问题。

获奖

1. 1994年获《93年校收录在SCI等核心刊物学术榜排名》一等奖。 2. 1995年《涂层和固体润滑材料的真空摩擦与磨损性能的研究》获国家教委科技进步奖(甲类)三等奖。 3. 1996-2001年获中国机械工程学会颁发的学会工作成果奖。 4. 2001年《多功能快速成形系统》获北京市科技进步一等奖,2002年获国家科技进步二等奖。 5. 2001年“《工程材料》系列课程教学改革与实践”获 “北京高等教育教学成果二等奖”。 6. 2001年《快速原型/零件制造技术在模具及零件制造中的应用》获北京市科技进步二等奖。 7. 2001年获国家863计划自动化领域CIMS主题先进个人奖。 8. 2005.11获中国机械工程学会优秀论文奖(第一作者),论文题目:制造科学与技术的新兴领域:生物制造。 9. 2012年获中国机械工程学会先进工作者奖。

论著及译著

1. 张人佶、单际国、辛俊兴,先进成形制造实用技术,北京清华大学出版社,2009. 2. 徐人平、张人佶主编,快速成型与快速制造,第三届全国快速成形与快速制造学术会议论文集,昆明,原子能出版社出版, 北京,2004. 3. Yongnian Yan, Renji Zhang et al., Progress in Rapid Prototyping Manufacturing and Rapid Tooling, Proceedings of the First International Conference on Rapid Prototyping & Manufacturing 2002, Beijing, China, Shanxi Science and Technology Press, 1998. 4. Renji Zhang et al., Study on Polymer Transferred Film on Steel Surfaces for PEEK and Its Composites during Sliding Wear, Scientific Report: IVW-Bericht 94-7, University of Kaiserslautern, Germany. 5. 张人佶译,现代物理冶金学,Smallmann著,机械工业出版社,1980. 另外,参编多部学术著作,发表学术论文200余篇,其中SCI收录60余篇。

 
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