一、实验室负责人简介

宋小辉，女，教授，博士研究生，武汉理工大学兼职博士及硕士研究生导师，桂林电子科技大学和桂林理工大学兼职硕士研究生导师，行业内工模具标准和企业重大项目的评审专家，华中科技大学和英国南安普顿大学访问学者，广西机械工程学会标准化委员会副主任委员及流体力学及传动分会副秘书长，桂林航天工业学院机械硕士专业学位点航空航天复合材料制备及性能调控方向负责人，学校领航学者,学校创新团队负责人。“Polymer Engineering & Science”、“The International Journal of Advanced Manufacturing Technology”等期刊审稿人。从事高分子材料增材制造及设备研发、固体废弃物综合利用等方面的教学和科研工作。主持完成国家自然科学基金项目1项、在研1项、参与1项；主持完成省部级课题2项、在研2项、参与2项，主持省部级高企培育项目1项，主持项目经费累计200余万元。发表科研学术论文50余篇，其中，SCI收录10余篇。主讲《塑料成型与模具设计》、《模具CAE》、《逆向工程与增材制造》等课程。

二、实验室建设目标

实验室主要围绕航空航天、特种工程装备、智能制造和绿色制造产业链技术延伸需求，实现工程材料轻质结构件、功能多孔件等的增材制造、结构仿真与性能调控，并实现固体废弃物的综合利用。针对特种工程装备用金属、陶瓷等材料，进行机理性研究和微结构性能调控，开发制备满足特殊用途的工程材料；应用有限元技术，研究复杂曲率构件变形规律，成形出满足精度要求的高强钣金构件。在工程材料增材制造、绿色制造、开发与制备、成形与性能调控方面形成理论创新和应用集成。

三、实验室基础

随着学校建设广西区一流学科（航空航天复合材料）的需求及机械专业硕士点发展的需要，于2023年年初建成了“功能材料制备与性能调控”重点实验室。目前有团队成员 40 人，其中教授 1 人、副教授或高级师 4 人、博士 3 人、在读硕士研究生 7 人、在读本科生 27 人，团队成员具有不同的学科背景，包含机械、材料、电子科学等领域，具有丰富的科研经验和实践能力，近 5 年来致力于功能材料的制备和应用，获得国家自然科学基金项目 2 项、广西自然科学基金项目 4 项、市厅级项目 2 项，以及校企合作课题 4 项；发表核心期刊以上论文 40 余篇、其中 SCI检索 25 篇，授权专利 10 余项。其中 1 项目实现了转化，取得经济效益 15 万。

四、研究方向

实验室主要围绕航空航天、特种工程装备、智能制造和绿色制造产业链技术延伸需求，实现工程材料轻质结构件、功能多孔件、复杂金属件、功能陶瓷等增材制造、结构仿真与性能调控，并实现固体废弃物的综合利用，具体如下。

1. 增材制造

人体骨骼支架增材制造。主要针对医用功能材料聚醚醚酮、聚乳酸等聚合物，加工具有个性化外形和梯度孔隙结构的骨骼支架，并进行组织工程的体内外实验，突破聚醚醚酮作为人体骨骼承重骨支架的力学限制。

航天复合材料增材制造。采用碳纤维、玻璃纤维、植物纤维等连续纤维进行增材制造研究，通过连续纤维提升聚合物材料的强度和韧性；对连续纤维打印进行路径规划，对送料和喷头装置进行优化，研发可旋转、倾斜等多自由度工作台，实现复杂结构航天零件的制备。

增材制造成形装备研发。开发桌面熔融沉积式3D打印机粉末颗粒、陶瓷浆料3D打印机及金属3D打印机，以低成本的方式实现高分子复合粉末材料、中低温金属丝材以及高温陶瓷的3D打印。

2. 薄膜半导体及功能陶瓷材料及器件

功能陶瓷材料及器件。围绕5G/6G通信用关键高性能材料及器件面临的重大需求，针对新一代高性能通讯用低损耗电磁介质薄膜/陶瓷等新材料，重点研究材料与器件一体化设计原理、制备工艺、器件集成及评估方法，揭示中高介电微波陶瓷在高频下的介电损耗机理以及介电常数和谐振温度系数的调控机制，获得适于5G/6G通讯微小型化器件的微波介质陶瓷材料。

高性能薄膜半导体材料及器件。研究聚焦于响应速度快、尺寸小的薄膜材料及器件的制备工艺、电学性能改性以及与块体导电机理异同点的研究，对薄膜热敏特征系统性的分析，为新型钙钛矿型高敏性低阻值热敏电阻材料及器件的探索与开发提供实验和理论支撑。

2. 复杂构件塑性成形及有限元仿真

研究具有复杂曲率钣金构件协调变形行为，基于网格法和有限元仿真分析材料流动规律，通过逆向测量表征成形件弯曲回弹规律，通过补偿法优化模具型面，实现复杂钣金构件精确成形，成形出符合精度及性能要求的航空航天构件。

3. 智能装备结构设计与优化

研究装备关键结构件精度、刚度在空间中的变化规律，建立刚度、热场与静/动态误差间的映射模型，提出刚性、热性能和精度的多尺度集成设计方法，解决智能装备刚度、质量、动力最佳匹配难题。

结构创新设计。以满足智能装备应用为前提，改变其动力传动形式与结构，达到能耗低、机器有效功率大、静/动刚度匹配好的目的。

轻量化设计。分析关键结构或部件的静/动刚度、阻尼及 振动频率等特性，根据载荷分布及传递情况，完成结构轻量化设计。

动态测试与分析。测试整机或部件的工作特性，分析其与设计结果出现偏差的主要原因，为后续的改进积累经验。