>> 1.機械表/界面摩擦效應與基礎理論 重點聚焦典型工程應用環境零部件材料表界面摩擦特性與損傷特征，尤其關注高溫、摩擦、化學/電化學腐蝕等多環境因素的協同交互作用，從微納米尺度揭示材料-環境交互作用過程中界面摩擦化學反應規律，建立典型環境材料摩擦磨損理論與失效模型，為零部件優化設計與表面防護奠定理論基礎。 
圖1磨損-腐蝕強耦合作用過程材料損傷與破壞機理 
圖2高溫環境Ti-Al-Si-C-N涂層的摩擦損傷與潤滑失效機理
>> 2.先進功能涂層材料設計與性能調控 開展新型功能防護涂層材料及潤滑減磨材料設計、制備與使役損傷行為研究，通過涂層表面成分設計及微納米結構調控實現其界面減阻、超疏水防結冰、抗磨減磨與防粘等表界面功能，通過涂層體系梯度化結構設計實現其抗高溫熱疲勞沖擊與高界面結合等應用性能突破，發展新型功能涂層材料的設計合成與性能調控理論。
圖3高溫合金熱端部件表面鍍鋁雙陶瓷熱障涂層的高溫防護與延壽機理
圖4 馬氏體不銹鋼表面AlSi合金涂層的高溫熱鹽腐蝕防護機理
>> 3.先進成形制造與高效連接技術 開展光學元件玻璃模壓與輥壓成型機理與關鍵技術研究，建立熱壓印成型過程界面粘著摩擦效應協同抑制、粘彈態玻璃高效填充、玻璃微納光學元件形性協同控制新方法。開展輕量化板材鎖鉚塑性連接和無鉚塑性連接工藝研究，創成高強度、高應變敏感性異種板材的塑性成形連接新機理和新方法。 
圖5 微納光學元件熱壓印成型機理 >> 4.涂層材料服役壽命精準預測理論 考慮工程應用環境因素，依據極端服役環境下涂層材料的失效特征、失效方式與臨界參數條件等數據積累，構建多環境因素/多尺度損傷過程理論物理模型，同步模擬計算零部件或者涂層的損傷演化過程，并對比試驗研究結果修正數學模型，提出新型高性能零部件或防護涂層材料/結構一體化設計策略與壽命預測方法。 
圖6 梯度納米結構涂層的多次度動態承載失效過程預測
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