复合材料微加工综述

doi:10.1088/2631-7990/ab0f74

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2019年第1卷第1期

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文章导航 > 极端制造（英文） > 2019 > 1(1): 012004

Hasan M, Zhao J W, Jiang Z Y. Micromanufacturing of composite materials: a review. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 012004 (2019).

引用:

Hasan M, Zhao J W, Jiang Z Y. Micromanufacturing of composite materials: a review. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 012004 (2019).

复合材料微加工综述

doi: 10.1088/2631-7990/ab0f74

详细信息

School of Mechanical, Materials, Mechatronic and Biomedical Engineering, University of Wollongong, Australia

刊出日期: 2019-12-01

摘要

近年来，复合材料在微型尺度领域的应用越来越受到医学、电子、航空航天、微加工等领域的重视。微制造是生产微型复合材料零件的一个共同趋势。事实上，主要由电子产品和硅基产品推动的微型化趋势在过去20年发展非常迅速。然而，硅基产品在几何结构（2D和2.5D）、材料（仅Si）、机械性能和成本方面有一些固有的局限性。这些问题使研究人员找到了可以替代的块材料。结果，由于很难通过整体材料获得最高的材料性能，使用块材料（如金属、陶瓷、聚合物及其合金）的潜力接近饱和。另一方面，复合材料在极端机械、电、磁、光和热性能方面展现了满足新兴工业需求的无限可能。通过选择合适的组合，也可以获得特定性能，因此复合材料从微米到纳米尺度的各种应用中必不可少。然而，还没有一篇全面的文献来综述、比较和讨论正在进行的用于生产微型复合材料组件的微制造方法。本文确定了用于复合材料的主要微制造方法，对其子类进行分类，并重点介绍了复合材料制造的最新发展、新趋势以及关键因素对生产、质量和成本的影响。通过对比研究，阐明了生产复合材料的潜力、多功能性和未来可能的应用。该综述有利于促进微制造技术的发展，以制造复合材料微型产品，来满足世界日益增长的工业需求。
关键词
作者简介
Mahadi Hasan，本文第一作者，现为姜正义教授团队的研究生，研究方向主要为分析、制造硬质合金碳化钨和高强度钢的复合材料。某一部件被同时需要的情况下，这种复合材料在同时需要陶瓷材料性能（如硬度、耐磨性等）和高强度钢性能（如韧性、高强度等）的应用中具有潜在用途。
赵敬伟，伍伦贡大学博士生导师、研究员。2009年获得中国东北大学博士学位，后在韩国浦项科技大学做博士后研究员，2012年进入伍伦贡大学担任副研究员，2015年升为研究员。他的研究方向包括金属轧制技术、微制造以及金属制造中的摩擦学和力学。先后出版学术著作3部、图书章节2篇、会议纪要2篇、研究论文140余篇，其中一篇发表在具有影响力的《材料科学进展》期刊上，主题是先进高强度钢的热机械加工。作为首席研究员，他获得多项具有竞争力的资助，包括ARC资助项目和宝钢澳大利亚联合研发中心（BAJC）项目。担任多家国际期刊的编委会成员或客座编委，ARC资助项目和链接项目资助计划的评估员，以及30多家国际期刊的审稿人。
姜正义教授，现任澳大利亚新南威尔士州伍伦贡大学机械、材料、机电和生物医学工程学院高级教授。分别于1987年，1990年和1996年在中国东北大学获得学士学位、硕士学位和博士学位。他在先进金属制造领域发表文章580余篇，其中包括420多篇期刊论文，130多篇会议论文和3部专著。他曾获澳洲、日本及中国奖项共计37项，包括澳大利亚杰出青年基金（FT3）、澳洲研究奖学金（两次）、澳大利亚-长江研究学者奋进奖及日本学术振兴学会（JSPS）学术研究奖学金。他目前领导伍伦贡大学一个高度活跃的研究团队，其研究领域包括轧制力学、先进微制造、计算力学和金属制造中的多尺度建模。作为项目负责人，他在管理大型研究项目方面也有丰富的经验。在1996年至1998年曾任中国轧制技术与自动化国家重点实验室副主任，是中国唯一的一个轧制及自动化领域国家重点实验室，通过在澳大利亚、日本和中国的工作积累了丰富的跨学科经验。
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

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复合材料微加工综述

doi: 10.1088/2631-7990/ab0f74

School of Mechanical, Materials, Mechatronic and Biomedical Engineering, University of Wollongong, Australia

作者简介:

Mahadi Hasan，本文第一作者，现为姜正义教授团队的研究生，研究方向主要为分析、制造硬质合金碳化钨和高强度钢的复合材料。某一部件被同时需要的情况下，这种复合材料在同时需要陶瓷材料性能（如硬度、耐磨性等）和高强度钢性能（如韧性、高强度等）的应用中具有潜在用途。

赵敬伟，伍伦贡大学博士生导师、研究员。2009年获得中国东北大学博士学位，后在韩国浦项科技大学做博士后研究员，2012年进入伍伦贡大学担任副研究员，2015年升为研究员。他的研究方向包括金属轧制技术、微制造以及金属制造中的摩擦学和力学。先后出版学术著作3部、图书章节2篇、会议纪要2篇、研究论文140余篇，其中一篇发表在具有影响力的《材料科学进展》期刊上，主题是先进高强度钢的热机械加工。作为首席研究员，他获得多项具有竞争力的资助，包括ARC资助项目和宝钢澳大利亚联合研发中心（BAJC）项目。担任多家国际期刊的编委会成员或客座编委，ARC资助项目和链接项目资助计划的评估员，以及30多家国际期刊的审稿人。

姜正义教授，现任澳大利亚新南威尔士州伍伦贡大学机械、材料、机电和生物医学工程学院高级教授。分别于1987年，1990年和1996年在中国东北大学获得学士学位、硕士学位和博士学位。他在先进金属制造领域发表文章580余篇，其中包括420多篇期刊论文，130多篇会议论文和3部专著。他曾获澳洲、日本及中国奖项共计37项，包括澳大利亚杰出青年基金（FT3）、澳洲研究奖学金（两次）、澳大利亚-长江研究学者奋进奖及日本学术振兴学会（JSPS）学术研究奖学金。他目前领导伍伦贡大学一个高度活跃的研究团队，其研究领域包括轧制力学、先进微制造、计算力学和金属制造中的多尺度建模。作为项目负责人，他在管理大型研究项目方面也有丰富的经验。在1996年至1998年曾任中国轧制技术与自动化国家重点实验室副主任，是中国唯一的一个轧制及自动化领域国家重点实验室，通过在澳大利亚、日本和中国的工作积累了丰富的跨学科经验。

刊出日期: 2019-12-01

关键词:

micromanufacturing /

composite materials /

microproducts /

size effects /

interfacial microstructure

摘要:

近年来，复合材料在微型尺度领域的应用越来越受到医学、电子、航空航天、微加工等领域的重视。微制造是生产微型复合材料零件的一个共同趋势。事实上，主要由电子产品和硅基产品推动的微型化趋势在过去20年发展非常迅速。然而，硅基产品在几何结构（2D和2.5D）、材料（仅Si）、机械性能和成本方面有一些固有的局限性。这些问题使研究人员找到了可以替代的块材料。结果，由于很难通过整体材料获得最高的材料性能，使用块材料（如金属、陶瓷、聚合物及其合金）的潜力接近饱和。另一方面，复合材料在极端机械、电、磁、光和热性能方面展现了满足新兴工业需求的无限可能。通过选择合适的组合，也可以获得特定性能，因此复合材料从微米到纳米尺度的各种应用中必不可少。然而，还没有一篇全面的文献来综述、比较和讨论正在进行的用于生产微型复合材料组件的微制造方法。本文确定了用于复合材料的主要微制造方法，对其子类进行分类，并重点介绍了复合材料制造的最新发展、新趋势以及关键因素对生产、质量和成本的影响。通过对比研究，阐明了生产复合材料的潜力、多功能性和未来可能的应用。该综述有利于促进微制造技术的发展，以制造复合材料微型产品，来满足世界日益增长的工业需求。