陶铝“大力士”让铝里“长”出陶瓷

  让铝里“长”出陶瓷，造出了一个陶铝“大力士”——王浩伟，这位上海交通大学资料科学与工程学院的教授一会儿知名了。

  王浩伟教授团队研制的陶铝“大力士”正式称号叫作“纳米陶瓷铝合金”。这种具有自主知识产权的新型资料比强度和比刚度值勤超越钛合金，但体重轻、“身价”低，将带动航空、辩解、高铁职业步入更轻、更节能的新资料年代。

  “实在小时候都玩水玩沙子，我的专业便是把‘水’和‘沙子’掺在一起玩儿。”王浩伟所说的“水”正是用于铸造的金属铝，“沙子”则是陶瓷。铝很轻，但太软，易变形、易开裂；陶瓷的强度和硬度十分好，但易碎。假如把陶瓷的特色掺到铝里，制作出来的资料会不会结合两者的长处？纳米陶瓷铝合金便是依照这一个思路研讨出来的，这项研讨王浩伟一做便是30年。

  铝里“掺”陶瓷的方法说起来简略，实践做起来没那么简略。上世纪90年代，国际上陶铝复合资料研讨热闹了一段时间，其时的通行方法是先把陶瓷制成颗粒或纤维，然后用拌和铸造或粉末冶金的方法混入铝合金中取得铝基复合资料。这种方法提高了资料的强度和刚度，可是又会呈现加工成形困难、强度及塑性差和功能不稳定等一系列问题，严峻阻止了这样一种资料的工程运用，其研制也逐渐沉寂。

  王浩伟却咬定青山不放松，为研制寻觅新思路。“已然用物理方法从外面往铝里掺陶瓷的路走不通了，实在又想了别的一个方法——‘惹是生非’，让陶瓷自己从铝里‘长’出来，这样两种资料就能相容了，假如再搞成纳米，就把陶瓷的特色真实加到了铝里边，生成了一种天衣无缝的新资料。”王浩伟介绍说，终究选用“原位自生技能”，经过熔体操控自生，陶瓷颗粒的尺度由外加法的几十微米降低到纳米级，打破了外加陶瓷铝基复合资料塑性低、加工难等运用瓶颈。

  这种纳米陶瓷铝合金，不只重量轻，且具有高刚度、高强度、抗疲劳、低胀大、高阻尼、耐高温等特色，一起坚持了铝合金杰出的加工制作功能，打破了规模化工程运用的瓶颈，已在航天、辩解、先进电子设备范畴得到了运用。我国商用飞机有限责任公司副总经理、C919大型客机总设计师吴光芒以为：比较铝锂合金资料和碳纤维复合资料，纳米陶瓷铝合金具有更大的减重潜力，并且工艺性好、成本低，有望成为下一代航空新资料，使国产大飞机更轻捷、更安全地在蓝天飞翔。他还泄漏，现在纳米陶瓷铝合金型材试验很让人满足，下一步将进行板材和锻件试验。

  为了让纳米陶瓷铝合金赶快工业化、为社会创造出更大的价值，2017年8月4日，上海交通大学、安徽省淮北市人民政府、上海均瑶（集团）有限公司、安徽相邦复合资料有限公司签署“四方协议”，依托王浩伟教授团队建造交大陶铝新资料立异中心。上海交大先进工业技能研讨院院长刘燕刚说：四方协作将树立一个有利于纳米陶瓷铝合金拓宽运用的市场化运作渠道，树立具有自主知识产权的资料出产、产品设计、制作工艺以及运用规范等成套系统。

  纳米陶瓷铝合金从无到有，王浩伟教授描绘得就像“玩水玩沙子”那么轻松，但实践上这种资料从研制到运用历经30多年，凝聚着上海交大老、中、青五代“资料人”的汗水和尽力。

  上世纪90年代，我国复合资料的创始人之一、上海交大金属基复合资料国家重点试验室创建者吴人洁教授，最早提出了选用“原位自生”方法在铝合金中长出陶瓷增强体，制备铝基复合资料，进入其时资料制备的“无人区”。

  “其时国际上选用的都是铝里‘掺’陶瓷的物理方法，作用都不是很抱负；吴人洁教授第一次提出用化学方法在铝里‘长’陶瓷，这是十分新颖的思路。”王浩伟研讨生阶段师从在铸造界享有盛誉的周尧和院士。1996年，周尧和院士在上海交大拓荒了“生态资料学”这一全新研讨范畴。在吴人洁教授和周尧和院士的指导下，王浩伟带着团队的青年科研主干继续攻关，三十年磨一剑，总算迎来了纳米陶瓷铝合金的诞生。“除了周尧和院士和吴人洁教授两位上世纪20年代出世的‘元老’以外，团队里的其他科研人员从40后、50后、60后、70后到80后老少共五代人，现在又带领了新一代的90后。”王浩伟说，“周尧和院士当年为了鼓励生态资料学课题组内的年轻人，酌量一再，把生态资料学（Ecomaterials）的英文字头ECO三个字母，从头诠释出Excellence（杰出）、Cooperation（协作）和Originality（原创）的意义。30年来，这三个词一直是支撑实在团队悉心科研的精神支柱。做出我国人真实原创的东西，是实在团队寻求的终极目标。”

  王浩伟团队的马乃恒教授介绍说，资料攻关的进程很艰苦，尤其是开初，校园试验设备缺乏，王浩伟常常要扛着几十公斤的试验资料去兄弟高校做试验。当选用纳米陶瓷铝合金制备的配备第一次经过试验查核时，或许是由于成功后的高兴，又或者是多年科研攻关压力的忽然开释，王浩伟在试验现场突发心脏病，幸而救护车及时赶到。不过，王浩伟说，成功归于整个团队，归于上海交通大学。“坚持走立异驱动的开展路途，是加速建造制作强国的重要政策，高校作为科学技能立异的重要基地，是推进立异驱动不可或缺的重要力气，在严重原始立异、共性技能打破、产学研协同立异以及推进效果转化等方面，承担着无法代替的责任与任务。”上海交通大校园长、我国工程院院士林忠钦说。

  科研中孜孜以求，讲台上更不迷糊。从1997年开端为本科生上基础课，在讲台上站了20年，王浩伟现在每次上课前夜仍会“习气性”失眠。“资料学的原理说白了便是打铁、翻砂，要让学生喜爱上自己所学，不花心思怎样行？”所以，王浩伟每次上课前夜都睡不着。

  王浩伟上的课叫作《资料加工原理》，一看称号感觉挺单调，但却被学生们追着上。由于单调的原理被王教师讲得饶有幽默：下雨天，狡猾的小孩撑伞时一转，水滴四散开，这儿边有什么原理？泡茶时，为什么上面的茶味淡，下面的茶味浓，每口茶的成分相同吗？零度的水能结冰吗，结冰的进程又是怎样？……王浩伟每节课至少都得抖一个“大包袱”，再单调的原理学生也能记得住、学得进。在他的课堂上，小孩子吹泡泡、甩泥巴，都能和资料学原理扯上联系。

  王浩伟说：教材总是从理论到理论，其间的单调会让学生望而生畏。而科学原理终究是要用来处理实践问题的，日子中的小事足以包括一本教科书中的原理。本年的《资料加工原理》期末考试，王浩伟出的压轴大题是：“夏天吃冰棍，哪部分最甜？”学生们和记者说，这道看起来好玩的标题和资料科学联系大着呢。一根冰棍里，最甜的肯定是糖分浓度最高的那截，这得用传热与潮湿、结晶形核与成长、凝结进程中的溶质再分配等许多资料学基础知识，做归纳核算和剖析，基本功不厚实，肯定做不出来。

  在学生们眼中，“上王教师的课就像打怪晋级，每处理一道日子问题，犹如成功通关。”他们不知道的是，为了想出方法领着他们成功通关，王教师常常彻夜难眠。

  王浩伟用上课的魅力将不少学生引进了科研的大门，夏存娟便是这儿边之一。2003年时，她在王教师的课堂上萌生了对科研的爱好，现在已经是王浩伟团队的主干。在她眼中，讲课时的王教师诙谐幽默，科研时的王教师却十分严峻，夏存娟就从前由于科研立意不行高被剋哭过。许多研讨生习气在背面称号导师为“老板”，到了王浩伟这儿，“老板”这个词绝不让叫。“我是教师，不是什么‘老板’，学生是来跟着我学东西的，不是来打工的。”他要求自己带的博士生论文选题“立得高”，只做前人没做过的事还不行，得瞄准国家和社会的需求处理问题。

  在王浩伟教授的带动下，这支部队踏实地耕耘在科研一线年只专注做了一件事，值了。”王浩伟说。