“先进纳米结构材料的动力学与极端特性”实验室于2022年6月30日在圣彼得堡国立大学成立，由李宝强教授领导，并获得俄罗斯联邦政府的支持（第220号法令）。该实验室是根据关于按照《俄罗斯联邦预算法典》第78.1条第4款规定从联邦预算提供补贴形式补助金的第075-15-2022-1114号协议建立的。
该实验室致力于纳米材料力学各领域的发展；开发制备新型大块金属纳米材料（包括具有超高机械性能的材料）的科学原理，以及这些材料在结构工程、电气工程和医学领域的创新应用；研究各种新型材料及其在现代工业和科学领域的应用。实验室的研究特别注重跨学科性，研究不同科学领域交叉点的实际问题，包括纳米材料力学、纳米结构物理与材料科学、纳米工程、生物工程和化学方面的研究。
该实验室致力于纳米材料力学各领域的发展；开发制备新型大块金属纳米材料（包括具有超高机械性能的材料）的科学原理，以及这些材料在结构工程、电气工程和医学领域的创新应用；研究各种新型材料及其在现代工业和科学领域的应用。实验室的研究特别注重跨学科性，研究不同科学领域交叉点的实际问题，包括纳米材料力学、纳米结构物理与材料科学、纳米工程、生物工程和化学方面的研究。
项目任务
- 基于经典连续介质力学原理以及考虑材料行为的尺度和结构时间特性的动态破坏与结构转变的全新方法，揭示新型先进纳米结构材料（特别是通过强塑性变形与热处理相结合的方法制备的材料）以及水凝胶和涂层中破坏过程和结构转变的基本规律。
- 开展新实验并改进现有实验方法，以研究工程和医学材料（包括纳米结构材料、纳米复合材料和纳米涂层）在动态非稳态热机械作用下的行为。
- 针对工业应用中新型先进材料在极端运行条件下的承载能力评估，提出改进现有标准及制定新规范和标准的建议。
- 开发基础理论，以优化工艺流程并确定有针对性地获取先进纳米结构材料物理力学性能的最佳方法。
- 提高圣彼得堡国立大学在新型先进材料创制和力学领域的教育与研究活动的质量和吸引力。
- 吸引青年科学家和学生参与材料科学、材料力学和连续介质极端状态领域的前沿研究和新教育项目。
- 通过与该领域的领先科学家、国外研究中心合作，并在著名的国际和中央学术期刊上发表项目成果，提升圣彼得堡国立大学作为俄罗斯教育和科学核心中心的国际声誉。
- 建立一个新的关于先进纳米结构材料动力学和极端特性主题的创新实验室，该实验室能够在2022-2024年阶段结束后，继续以世界领先水平执行第1)-7)项任务。
科学成果
- 发现了线性振子断裂与固体动态破坏之间的基础类比，这使得对连续介质在强热力学作用下极端状态的复杂行为效应进行简单的工程解释成为可能。揭示了介质动态断裂的关键效应，特别是高速冲击下系统的破坏延迟和极限应力增加。考虑系统的惯性特性有助于捕捉这些效应，从而清楚地展示并解释标准强度模型在处理极端载荷时的局限性。研究表明，线性振子是一个易于使用且功能强大的工具，可用于解释快速破坏的复杂效应，并允许针对不同情况进行“特殊”应用。该数学模型根据已知的板材动态裂纹萌生和剥落实验结果进行了校准。结果证明，尽管该模型简单且存在较强假设，但仍表现出良好的效果。
- 基于孕育时间法，建立了一种与应力松弛相关的新型热软化模型，即随着体积温度升高，变形内阻减小。极端速度冲击下的塑性变形通常伴随着明显的绝热升温。开发了受高速载荷作用的金属热软化模型。新方法将应变率敏感性视为材料时间敏感性的一种表现。对开发的松弛塑性模型（RP模型）进行了全面分析，结果表明，该模型可以基于随时间变化的屈服面方程并利用孕育时间概念推导得出。基于HSLA-65钢、93W-4.9Ni-2.1Fe钨基复合材料和Ti-6Al-4V钛合金的实验数据，将所开发的RP模型的描述能力与其他本构模型（唯象模型和基于微观机制的模型）以及人工神经网络（ANN）模型进行了对比。
教育与人才培训：
已通过4篇副博士学位论文答辩和1篇全博士学位论文答辩。合作：
NanoMet 有限责任公司（俄罗斯）网站：https://nanomaterials.spbu.ru/ru/
联系人：李宝强，教授，实验室主任
地址：旧彼得霍夫，大学大道28号，数学力学系，3240室、3224室。
电子邮箱：st008007@spbu.ru
联系人：李宝强，教授，实验室主任
地址：旧彼得霍夫，大学大道28号，数学力学系，3240室、3224室。
电子邮箱：st008007@spbu.ru
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