2023年度江西省自然科学奖

组织再生结构的增材制造与性能调控

主要完成人及所在单位：帅词俊（江西理工大学）、杨友文（江西理工大学）、戚方伟（江西理工大学）

项目聚焦组织再生结构形性协同制造中的精细结构制备、生物力学适配等共性科学问题，提出了再生组织的激光增材制造原理方法，系统开展了组织再生结构精确成形和高性能成性的一体化制造研究，建立了“粉体球化-精准制造-性能适配”理论体系，取得了系列重要科学发现。

科学发现一：创新增材制造专用可降解粉体的球化整形原理，揭示了复杂热流场耦合下粉体球化演变行为，提出了多材料熔融剪切混合造粒理论，解决了复合粉体的高温降解和拮抗难题；优化了复合粉体的深冷粉碎策略，建立了挤出造粒-深冷粉碎-干法球化系列方法，实现了粉体粒度的精确调控，所制备粉体球形度高(>90%)、流动性好(休止角由41º改善至28º)，解决了可降解材料的铺粉打印难题，形成了增材制造专用可降解粉体制备理论体系。

科学发现二：探明了激光作用下可降解粉体熔融-凝固/烧结的快速成型机理，形成了人工组织的激光增材制造理论方法，解决了长期困扰该领域的形性协同制造难题。系统研究了高能激光束与可降解粉体的相互作用规律，探明了成型过程中氧化烧损、球化分层、翘曲开裂等缺陷产生机制及抑制策略，实现了再生组织微纳结构演变及控制，建立了再生组织的增材制造理论方法。

科学发现三：原创提出利用压电和磁电等效应构建仿生微环境的新理念，基于内源磁场和电磁感应实现了磁、电仿生微环境的构建与调控，揭示了多物理刺激耦合作用下的组织再生原理与科学本质，通过构建纳米第二相强化组织再生结构的电、磁活性并查明了其强化机制，攻克了人工组织再生能力弱的瓶颈，发展了人造结构向生物结构转化的再生理论与调控方法。