本研究院依托江苏大学机械工程优势学科,基于颠覆性技术,引进、聚集学校其他学科如农业工程、电气、化学、材料、医学等方向人才,服务国家重大战略需求,形成高端创新创业平台引领示范效应,建设成科学研究、人才培养、产业孵化的国内领先、国际先进的多学科交叉的科学研究平台。
研究基础方面,近年来已经围绕智能柔性机械电子装备用导电超弹性体材料、可拉伸超级电容器、可拉伸传感器、可拉伸能量采集与人工智能等问题开展了研究,研究工作在《Science》(2015, 349(6246): 400-404)、《Science Advances》(2020, 6(34): 9471)《Adv. Mater.》(2016, DOI: 10.1002 / adma. 201600405)、《Advanced Functional Materials》(2017, 27(35): 1702134)等顶级期刊发表,其中可拉伸人工肌肉研究成果发表于《Science》(影响因子34.661),被美国discover评为世界100项重大发现之一。Science专文评述:在柔性机器人、可穿戴电子设备以及传感器等方面有巨大应用前景。在国家自然科学基金重大计划培养项目和国家重点研发计划支持下将成果延伸应用到软体机器人的设计与制造,研究处国际领先水平。项目组获授权发明专利120余件。已承担国家、省部级重大重点研究项目40余项,并且近三年承担包括国家基金重点项目、面上项目、重大研究计划培育项目、科技部重大专项等国家级项目15项,到账经费达到1590万元人民币。因此成立研究院具有研究基础层面的可行性。
团队人才方面,团队现有人员29名(专职人员11人、师资博士后2人、兼职人员14人、双聘人员4人),其中高级职称4+13人、中级职称4人,全都具有博士学位,学科背景涉及材料、物理、力学、机械、测试等多个学科,其中具有海外研究经历10人,年龄方面,他们绝大部分为40岁以下青年骨干教师,富有创新活力。团队负责人丁建宁教授,为江苏省333工程一层次中青年首席科学家、新世纪百千万国家级人才,享受国务院政府特殊津贴专家。曾获“中国产学研促进奖”、“全国石油和化工优秀科技工作者”、“《科学中国人》年度人物”和全国百优博士论文奖等荣誉。长期从事新能源材料与器件及装备等方面的研究工作,近年来围绕软体机器人、柔性电子等方面在领域顶级刊物发表学术论文多篇。
校企协同合作方面,团队与国内清华大学、中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院宁波材料研究所、福州大学等科研院所以及比太科技、天合光能、阿特斯、协鑫光电、力信科技、东方热电、亚马顿等知名企业建立了长期稳定的合作,联合申报获批国家技术发明二等奖、中国石油化工学会技术发明特等奖,机械工业一等奖等。
人才培养方面,学院重视国际化人才培养,与美国德克萨斯州立大学、美国伊利诺伊大学、澳大利亚新南威尔斯大学、英国帝国理工大学等知名学校建立了长期合作关系,并与其中的部分高校建立了博、硕、本学生交换留学机制。目前,学院已有部分优秀毕业生受国家留学基金委全额资助赴欧美国家攻读博士、硕士学位。团队教师中有10人具有国外访学经历,其中4人具有国外博士学位或博士后研究经历。
国际合作方面,与美国德克萨斯大学达拉斯分校罗伯特·韦尔奇教授、纳米科技研究所主任Ray H Baughman(鲍曼)及国外该领域多名院士团队建立了长期稳定的合作关系,双方在人才培养、联合研究等方面都有很好的合作经历。与鲍曼合作发表了多篇高水平论文,目前一些重要合作正在进行中。Ray H Baughman(鲍曼)是德克萨斯大学达拉斯分校罗伯特·韦尔奇教授、纳米科技研究所主任,美国国家工程院院士、德克萨斯州医学、工程与科学学会会员、皇家化学会会员、美国物理学会会员、俄罗斯自然科学院外籍院士、欧洲科学院院士。鲍曼教授担任Science (2000-)、Synthetic Metals (1978-) 和International Journal of Nanoscience (2002-) Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology (2002-)著名学术期刊的编辑顾问。鲍曼教授在纳米材料工艺、纳米生物技术和人造肌肉等领域有着卓越成就。拥有80多项美国专利,迄今发表论文450多篇,谷歌学术引用超过60000次,其中包括20多篇Science和7篇Nature。团队与Ray H Baughman(鲍曼)院士合作于2015年成功获批江苏省双创团队。 研究院将围绕机械电子工程领域中的学科前沿问题,通过开展开创性工作研究,解决高效柔性机械电子系统的若干关键问题,具体从机械系统能量循环利用、高效储能以及柔性可拉伸机械电子器件与系统等三个方面作为本研究院的主要研究领域。
1)智能柔性机械电子系统设计与制造
器件与系统的柔性、可弯曲、可拉伸化、人工智能将是未来电子设备的发展趋势。本方向通过效法自然界生物功能,主要从软体机器人、柔性可拉伸传感器、电子皮肤等研究工作入手,通过对系统原理、结构、控制等问题的理论与实验研究,发展新原理、新结构的执行器、驱动器及其智能柔性机电装备。
2)机械系统能量循环利用
在机电装备工作过程中存在许多能量损失,导致实际有效的功率较少,如何有效收集无效的热能、振动等无效能量,将其转换成有用的二次能源、重新作为动力源,对提高系统工作效率,减少环境污染尤为重要。本方向主要从能量回收原理、装置、效率等几个方面开展研究,集成开发出高效能机电装备产品;探索智能柔性自供能传感器的设计与制备方法。
3)智能柔性储能器件与系统设计
随着电子技术的快速进步,越来越多的电子设备正在向着轻薄化、柔性化和可穿戴的方向发展,目前发展柔性电子技术最大的挑战之一就是与之相适应的轻薄且柔性的电化学储能器件。柔性/可拉伸超级电容器由于具备尺寸小、结构多变、安全性高以及舒适度好等优点,成为可穿戴电子设备中供电单元的热门候选者之一。与传统电容器、锂离子等相比,超级电容器可以提供更高的功率密度,更快的充电速度以及更长的使用周期,这些参数对于可穿戴电子的进一步优化与发展至关重要。本方向主要从超级电容器用柔性、可拉伸、自愈衬底、不同类型的电极材料设计等方面着手,研究开发极端工况(超低温、超高温等)下超级电容器的服役行为及性能调控,从而满足未来对于微型能源的需求。