温鹏副教授-清华大学

温　鹏

技术职务：长聘副教授 博士生导师

电子邮件：wenpeng@tsinghua.edu.cn


研究领域：激光材料加工、生物材料和制造、焊接材料和工艺、材料加工数值模拟

研究概况：激光具有单色性、相干性、方向性和高亮度等特性，激光能量在时空尺度上均可进行大范围和高精度调整，因此激光被用于几乎所有材料的各种形式的加工制造，例如激光焊接、激光切割、激光表面改性和激光增材制造（3D打印）等，表现出高质量、高效率和高柔性等独特优势。激光材料加工的关键科学问题是激光与材料的相互作用，通过调控激光能量和材料特性，激光材料加工在生物医疗、航空航天、车辆运载、能源动力、电子通讯等领域有着广阔的应用空间和前景。

（1）生物材料和生物制造

可降解金属（Biodegradable metal）和增材制造（Additive manufacturing）是二十一世纪生物材料和生物制造领域的热点，过去十年全球有大量论文发表并有产品应用于临床，但迄今前者集中在可降解金属块体，后者集中在钛合金多孔支架。从科技发展趋势看，若能将二者有机结合，解决传统医用植入物“在体内呈生物惰性长期存在”以及“复杂几何结构难加工制造”的难题，发展出“可被人体体液降解且其降解产物可被吸收利用”以及“能个性化3D打印成形”的多孔金属植入物，是骨缺损精准修复之正确方向。

我们和北京大学材料学院、北京大学第三医院、北京大学口腔医院、北京口腔医院、解放军总医院第四医学中心、北京协和医院、清华长庚医院、德国亚琛工业大学等单位开展跨学科合作，形成了紧密团结、优势互补的医工交叉团队，有望将定制化可降解金属植入物应用到骨科和口腔临床，解决大范围骨缺损修复难题。近年来主持和参加的主要科研项目包括：

[1] 国家自然科学基金面上项目，52175274，机器学习和仿生设计破解增材制造可降解金属促进骨重建的力学和生物学性能优化难题，2022.01-2025.12，在研，项目负责人

[2] 国家自然科学基金面上项目，51875310，激光选区熔化制备锌基金属可降解医用植入体的工艺及性能研究，2019.01-2022.12，结题，项目负责人

[3] 国家重点研发计划 政府间/港澳台重点专项，2018YFE0104200，可降解金属骨科植入物激光增材制造及其临床应用，2019.07-2023.07，结题，课题负责人

[4] 清华大学精准医院研究院探索项目，医用可降解镁合金4D打印定制化假体降解行为精准调控及其骨缺损修复应用，2022.07-2023.12，在研，工学项目负责人，与长庚医院宋飞合作

[5] 清华大学医工交叉研究院、清华海峡研究院医工交叉协同创新计划，WE43 镁合金 3D 打印多孔植入物降解行为精准调控及其骨缺损修复临床应用，2022.12-2024.12，在研，项目负责人

[6] 丰田联合研究基金,利用机器学习与3D打印设计制备具有定制功能的轻量化镁合金点阵结构，2022.07-2023.12，在研，项目负责人

[7] 北京市医管中心“扬帆 3.0”医工结合培育项，3D打印定制化可降解镁网在引导骨组织再生中的应用研究，2023.06-2025.06，在研，工学项目负责人，与北京口腔医院靳路远合作

[8] 企业委托项目，口腔种植引导骨再生(GBR)膜研发，2023.02-2024.02，在研，项目负责人

[9] 摩擦学国家重点实验室开放基金，镁合金骨科植入物降解行为调控方法和机理， 2022.01-2024.12，在研，项目负责人

[10] 教育部“骨与关节精准医学工程研究中心”开放课题 可降解金属骨植入物临床应用，2021.07-2023.07，在研，项目负责人

（2）焊接材料和工艺

激光加工被列为中国制造2025及智能制造等重点领域优先发展的关键技术。随着激光技术的发展和设备成本的降低，激光加工已经由实验室走向生产现场，为企业解决了大量制造难题并创造了巨大的经济效益。清华大学机械系是国内最早开展激光材料加工的研究单位之一，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础。近年来主持和参加的主要科研项目包括：

[1] 国家自然科学基金面上项目，51771238，海洋结构用超级双相不锈钢焊接接头组织调控及耐腐蚀性强化机理研究，2018.01-2021.12，已结题，参加

[2] 国家重点研发计划，2017YFB1103300，复杂精密金属构件电子束粉末床增材制造装备与工艺，2017.06-2020.12，已结题，参加

[3] 国家自然科学基金航天先进制造技术研究联合基金重点支持项目，U1537205，多曲面钛合金构件激光智能焊接技术基础，2016.01-2019.12，已结题，参加

[4] 摩擦学国家重点实验室开放基金，热丝激光增材制造技术， 2016.01-2018.01，已结题，项目负责人

[5] 国际合作项目，日本三菱重工业株式会社，不锈钢激光表面处理及激光焊接，2015.04-2017.04，已结题，项目负责人

[6] 企业横向合作项目，唐山轨道客车有限责任公司，不锈钢车体激光焊接工艺研究，2014.09-2016.09，已结题，项目负责人

[7] 国家自然科学基金面上项目，51275271，树脂基复合材料/金属异质结构激光连接技术及机理，2013.01-2016.12，已结题，参加

[8] 国家重点基础研究发展计划，2011CB013404，机械装备再制造的基础科学问题，2011.12-2015.12，已结题，参加

[9] 国家自然科学基金青年科学基金项目，51005125，填充热丝激光焊接过程稳定性及其关键技术的研究，2011.01-2013.12，已结题，项目负责人

[10] 国际合作项目，丹麦Vestas公司，高性能球墨铸铁激光焊接技术，2010.10-2011.06，已结题，参加

[11] 企业横向合作项目，唐山轨道客车有限责任公司，特种车辆用镁合金激光焊接工艺研究，2010.04-2011.05，已结题，项目负责人

[12] 留学回国启动基金，光纤激光焊接性研究，2010.01-2011.12，已结题，项目负责人

（3）材料加工数值模拟

随着计算机技术的快速发展和人们对材料加工原理的深化理解，数值模拟在揭示机制、优化工艺和预测质量等方面发挥着越来越重要的作用。发展高精准高通量数值模型并应用于材料加工多尺度和多物理场建模，通过数字孪生对质量和效率进行优化，是材料基因工程和智能制造发展的必然趋势。近年来主持和参加的主要科研项目包括：

[1] 企业合作项目，光纤激光切割厚板工艺优化与数值模拟研究，2023.10-2025.04，在研，项目负责人

[2] 国际合作项目，法国液化空气集团，切割辅助气流的数值模拟和实验观测，2014.06-2016.12，已结题，项目负责人

[3] 清华大学自主科研项目，激光水下切割能力和质量的数值模拟研究， 2012.07-2015.06，已结题，项目负责人

[4] 流体传动及控制国家重点实验室开放基金，基于计算流体力学的激光水下切割数值模拟研究，2012.01-2013.12，已结题，项目负责人

[5] 企业横向合作项目，哈尔滨焊接研究所，激光水下切割的多场模拟技术，2010.12-2011.10，已结题，参加

铁道部重大课题，大功率机车轮对自主创新，2009.11-2011.12，已结题，参加


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