溫鵬副教授-清華大學

溫　鵬

技術(shù)職務：長聘副教授 博士生導師

電子郵件：wenpeng@tsinghua.edu.cn


研究領(lǐng)域：激光材料加工、生物材料和制造、焊接材料和工藝、材料加工數(shù)值模擬

研究概況：激光具有單色性、相干性、方向性和高亮度等特性，激光能量在時空尺度上均可進行大范圍和高精度調(diào)整，因此激光被用于幾乎所有材料的各種形式的加工制造，例如激光焊接、激光切割、激光表面改性和激光增材制造（3D打�。┑�，表現(xiàn)出高質(zhì)量、高效率和高柔性等獨特優(yōu)勢。激光材料加工的關(guān)鍵科學問題是激光與材料的相互作用，通過調(diào)控激光能量和材料特性，激光材料加工在生物醫(yī)療、航空航天、車輛運載、能源動力、電子通訊等領(lǐng)域有著廣闊的應用空間和前景。

（1）生物材料和生物制造

可降解金屬（Biodegradable metal）和增材制造（Additive manufacturing）是二十一世紀生物材料和生物制造領(lǐng)域的熱點，過去十年全球有大量論文發(fā)表并有產(chǎn)品應用于臨床，但迄今前者集中在可降解金屬塊體，后者集中在鈦合金多孔支架。從科技發(fā)展趨勢看，若能將二者有機結(jié)合，解決傳統(tǒng)醫(yī)用植入物“在體內(nèi)呈生物惰性長期存在”以及“復雜幾何結(jié)構(gòu)難加工制造”的難題，發(fā)展出“可被人體體液降解且其降解產(chǎn)物可被吸收利用”以及“能個性化3D打印成形”的多孔金屬植入物，是骨缺損精準修復之正確方向。

我們和北京大學材料學院、北京大學第三醫(yī)院、北京大學口腔醫(yī)院、北京口腔醫(yī)院、解放軍總醫(yī)院第四醫(yī)學中心、北京協(xié)和醫(yī)院、清華長庚醫(yī)院、德國亞琛工業(yè)大學等單位開展跨學科合作，形成了緊密團結(jié)、優(yōu)勢互補的醫(yī)工交叉團隊，有望將定制化可降解金屬植入物應用到骨科和口腔臨床，解決大范圍骨缺損修復難題。近年來主持和參加的主要科研項目包括：

[1] 國家自然科學基金面上項目，52175274，機器學習和仿生設(shè)計破解增材制造可降解金屬促進骨重建的力學和生物學性能優(yōu)化難題，2022.01-2025.12，在研，項目負責人

[2] 國家自然科學基金面上項目，51875310，激光選區(qū)熔化制備鋅基金屬可降解醫(yī)用植入體的工藝及性能研究，2019.01-2022.12，結(jié)題，項目負責人

[3] 國家重點研發(fā)計劃 政府間/港澳臺重點專項，2018YFE0104200，可降解金屬骨科植入物激光增材制造及其臨床應用，2019.07-2023.07，結(jié)題，課題負責人

[4] 清華大學精準醫(yī)院研究院探索項目，醫(yī)用可降解鎂合金4D打印定制化假體降解行為精準調(diào)控及其骨缺損修復應用，2022.07-2023.12，在研，工學項目負責人，與長庚醫(yī)院宋飛合作

[5] 清華大學醫(yī)工交叉研究院、清華海峽研究院醫(yī)工交叉協(xié)同創(chuàng)新計劃，WE43 鎂合金 3D 打印多孔植入物降解行為精準調(diào)控及其骨缺損修復臨床應用，2022.12-2024.12，在研，項目負責人

[6] 豐田聯(lián)合研究基金,利用機器學習與3D打印設(shè)計制備具有定制功能的輕量化鎂合金點陣結(jié)構(gòu)，2022.07-2023.12，在研，項目負責人

[7] 北京市醫(yī)管中心“揚帆 3.0”醫(yī)工結(jié)合培育項，3D打印定制化可降解鎂網(wǎng)在引導骨組織再生中的應用研究，2023.06-2025.06，在研，工學項目負責人，與北京口腔醫(yī)院靳路遠合作

[8] 企業(yè)委托項目，口腔種植引導骨再生(GBR)膜研發(fā)，2023.02-2024.02，在研，項目負責人

[9] 摩擦學國家重點實驗室開放基金，鎂合金骨科植入物降解行為調(diào)控方法和機理， 2022.01-2024.12，在研，項目負責人

[10] 教育部“骨與關(guān)節(jié)精準醫(yī)學工程研究中心”開放課題 可降解金屬骨植入物臨床應用，2021.07-2023.07，在研，項目負責人

（2）焊接材料和工藝

激光加工被列為中國制造2025及智能制造等重點領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。隨著激光技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備成本的降低，激光加工已經(jīng)由實驗室走向生產(chǎn)現(xiàn)場，為企業(yè)解決了大量制造難題并創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。清華大學機械系是國內(nèi)最早開展激光材料加工的研究單位之一，在激光焊接、激光切割、激光表面改性和激光增材制造等方面具有深厚的研究基礎(chǔ)。近年來主持和參加的主要科研項目包括：

[1] 國家自然科學基金面上項目，51771238，海洋結(jié)構(gòu)用超級雙相不銹鋼焊接接頭組織調(diào)控及耐腐蝕性強化機理研究，2018.01-2021.12，已結(jié)題，參加

[2] 國家重點研發(fā)計劃，2017YFB1103300，復雜精密金屬構(gòu)件電子束粉末床增材制造裝備與工藝，2017.06-2020.12，已結(jié)題，參加

[3] 國家自然科學基金航天先進制造技術(shù)研究聯(lián)合基金重點支持項目，U1537205，多曲面鈦合金構(gòu)件激光智能焊接技術(shù)基礎(chǔ)，2016.01-2019.12，已結(jié)題，參加

[4] 摩擦學國家重點實驗室開放基金，熱絲激光增材制造技術(shù)， 2016.01-2018.01，已結(jié)題，項目負責人

[5] 國際合作項目，日本三菱重工業(yè)株式會社，不銹鋼激光表面處理及激光焊接，2015.04-2017.04，已結(jié)題，項目負責人

[6] 企業(yè)橫向合作項目，唐山軌道客車有限責任公司，不銹鋼車體激光焊接工藝研究，2014.09-2016.09，已結(jié)題，項目負責人

[7] 國家自然科學基金面上項目，51275271，樹脂基復合材料/金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光連接技術(shù)及機理，2013.01-2016.12，已結(jié)題，參加

[8] 國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃，2011CB013404，機械裝備再制造的基礎(chǔ)科學問題，2011.12-2015.12，已結(jié)題，參加

[9] 國家自然科學基金青年科學基金項目，51005125，填充熱絲激光焊接過程穩(wěn)定性及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，2011.01-2013.12，已結(jié)題，項目負責人

[10] 國際合作項目，丹麥Vestas公司，高性能球墨鑄鐵激光焊接技術(shù)，2010.10-2011.06，已結(jié)題，參加

[11] 企業(yè)橫向合作項目，唐山軌道客車有限責任公司，特種車輛用鎂合金激光焊接工藝研究，2010.04-2011.05，已結(jié)題，項目負責人

[12] 留學回國啟動基金，光纖激光焊接性研究，2010.01-2011.12，已結(jié)題，項目負責人

（3）材料加工數(shù)值模擬

隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展和人們對材料加工原理的深化理解，數(shù)值模擬在揭示機制、優(yōu)化工藝和預測質(zhì)量等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。發(fā)展高精準高通量數(shù)值模型并應用于材料加工多尺度和多物理場建模，通過數(shù)字孿生對質(zhì)量和效率進行優(yōu)化，是材料基因工程和智能制造發(fā)展的必然趨勢。近年來主持和參加的主要科研項目包括：

[1] 企業(yè)合作項目，光纖激光切割厚板工藝優(yōu)化與數(shù)值模擬研究，2023.10-2025.04，在研，項目負責人

[2] 國際合作項目，法國液化空氣集團，切割輔助氣流的數(shù)值模擬和實驗觀測，2014.06-2016.12，已結(jié)題，項目負責人

[3] 清華大學自主科研項目，激光水下切割能力和質(zhì)量的數(shù)值模擬研究， 2012.07-2015.06，已結(jié)題，項目負責人

[4] 流體傳動及控制國家重點實驗室開放基金，基于計算流體力學的激光水下切割數(shù)值模擬研究，2012.01-2013.12，已結(jié)題，項目負責人

[5] 企業(yè)橫向合作項目，哈爾濱焊接研究所，激光水下切割的多場模擬技術(shù)，2010.12-2011.10，已結(jié)題，參加

鐵道部重大課題，大功率機車輪對自主創(chuàng)新，2009.11-2011.12，已結(jié)題，參加


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