概述
“激光物理、激光技术与应用”研究方向围绕国家重大战略需求与学科前沿，致力于通过多学科交叉推动基础研究与技术创新。本研究聚焦三大核心方向：一是先进激光技术应用，开展生物组织水导激光低损伤消融、航空发动机高温材料特种/复合能场成形等基础与应用研究，旨在解决医疗与航空航天领域的精准制造和核心部件性能调控问题；二是半导体气体传感与能源转换，研发高灵敏气敏材料与光热功能器件，服务于环境监测与能源利用；三是先进材料高能束连接与改性，深入探究航空及车用材料在高能束焊接、激光冲击强化等工艺下的动态失效机制与抗疲劳调控，为关键构件安全服役提供理论与技术支撑。相关研究已获得国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目支持，并取得系列高水平成果。
研究方向
方向一：先进激光技术在医疗、航空航天等领域的应用
水导激光成型及消融
聚焦物理学与临床医学交叉学科前沿方向，开展生物合金激光冲击强化、骨组织水导激光消融等基础研究工作，与中国医科大学附属第一医院和沈自所合作，开展小型化液导激光消融样机的研发工作，旨在推动小型化液导激光成型设备的临床应用。
复合能场加工成型机理
面向国家重大战略需求，瞄准航空发动机高温材料、先进制造等研究前沿，通过多学科交叉与深度融合，开展相关基础科学问题研究。基于航空发动机关键零部件叶片和沟槽等精细结构对制造技术及表面质量的需求，采用特种/复合能场对航空发动机高温材料进行成型制造，在航空发动机关键构件成形机理与精度控制原理、特种/复合能场对航空发动机高温材料的作用机理、航空发动机关键构件表面状态演化及调控机制等方面开展系统研究，解决航空发动机成型制造中的核心科学问题/瓶颈问题。
在研项目：生物组织液导激光低损伤精准成型关键技术研发，国家重点研发计划项目。
项目简介：本项目重点开展生物组织液导激光低损伤精准成型关键技术研发：明晰激光—等渗液束高效耦合方法及微细束流传能机制及多场耦合作用下生物组织消融与热损伤演化机理；突破硬/软组织激光低损伤精准消融机—电—控关键技术；研发适应狭窄手术操作空间的小型化液导激光消融样机，推动生物组织小型化液导激光低损伤精准消融系统的临床应用。
方向二：半导体气体传感与多场调控能源转换
高灵敏半导体气敏传感平台研制
通过对半导体材料结构、界面和缺陷的调控，获得室温下高灵敏气敏材料，实现对大气污染气体（NO，NO2，HCHO，NH3等）和健康监测相关气体（H2S, 丙酮等）的高灵敏、高可靠性检测。
外场调控材料特性促进能源转化
通过半导体二氧化钛等材料微纳加工和表界面敏化处理，获得大面积低成本光热材料，应用于海水淡化和污染处理。利用材料优秀的电致变色-光热能力，制备出双功能智能窗，光热增强超级电容器等。
方向三：先进材料及其高能束连接结构动态失效机制与塑性应变调控
航空用先进材料热处理过程中的组织演变及高能束焊接结构的变形和断裂行为研究
航空高合金超高强钢焊接结构在实际服役过程中的力学行为是航空发动机壳体、舰载机弹射/拦阻等重要构件安全服役的关键。对焊接部位动态服役性能的影响因素以及劣化机制的全面认知，明显制约着超高强钢焊接构件在新一代飞机中的深入应用。揭示航空高合金超高强钢电子束焊接头疲劳损伤及失效行为的冲击载荷速率强相关性的控制原理，建立航空高合金超高强钢接头高周疲劳损伤的“冲击载荷速率依存关系”的调控理论。
在研项目：航空超高强度钢电子束焊接头的冲击-疲劳交互作用机制（国家自然科学基金面上项目）
车用先进高强钢激光拼焊板组织与动态载荷和循环载荷下力学性能的实验和仿真模拟研究
以双相钢为代表的先进高强度钢的激光焊接接头作为车身结构的重要组成部分，在生产和高速冲撞过程中高应变速率的动态变形行为直接影响汽车车身焊接构件的服役可靠性。基于实验和有限元模拟结果构建了静态及动态载荷下双相钢激光焊接接头的变形及断裂机理模型，为汽车车身结构钢材料激光焊接接头结构设计提供基于动态力学的理论依据。
航空和车用先进材料关键结构件激光冲击抗疲劳机制研究
航空高合金超高强钢在保持高强度的同时兼具优异的韧性和可焊性，成为现阶段及未来新型号飞机尾翼大轴、起降装置A架、后机身安装梁及拦阻钩杆等关键构件的首选材料。关键结构服役时需承受“冲击-疲劳载荷”的复杂交互作用，典型构件的应力集中区域，在复杂冲击/交变载荷作用下易形成局部损伤、萌生疲劳裂纹，严重影响关键结构的服役疲劳性能和机动安全性。基于“疲劳性能对比、强化层微结构调控对比”可靠结果，获得适合不同部件的高合金超高强钢关键结构优化激光冲击强化工艺路径和参数。建立由微结构理论设计-实际工程抗疲劳制造应用的系统认知，为推动未来新一代飞机超高强钢关键构件抗疲劳制造技术的发展提供理论依据。
在研项目：动载服役A100钢构件激光冲击强化及抗疲劳微结构调控关键技术研究（企业合作项目）
