30年匠心精神孕育陶鋁「大力士」

讓鋁里"長"出陶瓷，在很多人看來，這只是天方夜譚，然而，上海交大的王浩偉教授團隊做到了。王浩偉教授團隊研發的陶鋁"大力士"正式名稱叫做"納米陶瓷鋁合金"。這種具有自主知識產權的新型材料比強度和比剛度可以超過鈦合金，但體重輕、"身價"低，將帶動航空、汽車、高鐵行業步入更輕、更節能的新材料時代。

「大家小時候都玩水玩沙子，我的專業就是把『水』和『沙子』摻在一起玩兒。」王浩偉所說的「水」正是用於鑄造的金屬鋁，「沙子」則是陶瓷。鋁很輕，但太軟，易變形、易斷裂；陶瓷的強度和硬度非常好，但易碎。如果把陶瓷的屬性摻到鋁里，製作出來的材料會不會結合兩者的優點？納米陶瓷鋁合金就是按照這個思路研究出來的，這一研究王浩偉一做就是30年。

鋁里「摻」陶瓷的辦法說起來容易，實際做起來沒那麼簡單。上世紀90代，國際上陶鋁複合材料研究熱鬧了一段時間，當時的通行方法是先把陶瓷製成顆粒或纖維，然後用攪拌鑄造或粉末冶金的方法混入鋁合金中獲得鋁基複合材料。這種辦法提高了材料的強度和剛度，但是又會出現加工成形困難等一系列問題，嚴重阻礙了這種材料的工程應用，其研發也漸漸沉寂。

王浩偉卻咬定青山不放鬆，為研發尋找新思路。「既然用物理方法從外面往鋁里摻陶瓷的路走不通了，我們又想了另外一個辦法——『無中生有』，讓陶瓷自己從鋁里『長』出來，這樣兩種材料就能相容了，如果再搞成納米，就把陶瓷的屬性真正加到了鋁裡面，生成了一種渾然一體的新材料。」王浩偉介紹說，他們最終採用「原位自生技術」，通過熔體控制自生，陶瓷顆粒的尺寸由外加法的幾十微米降低到納米級，突破了外加陶瓷鋁基複合材料塑性低、加工難等應用瓶頸。

這種納米陶瓷鋁合金，不僅重量輕，且具有高剛度、高強度、抗疲勞、低膨脹、高阻尼、耐高溫等特點，同時保持了鋁合金良好的加工製造性能，突破了規模化工程應用的瓶頸，已在航天、汽車、先進電子設備領域得到了應用。

中國商用飛機有限責任公司副總經理、C919大型客機總設計師吳光輝認為：相比鋁鋰合金材料和碳纖維複合材料，納米陶瓷鋁合金具有更大的減重潛力，而且工藝性好、成本低，有望成為下一代航空新材料，使國產大飛機更輕快、更安全地在藍天翱翔。他還透露，目前納米陶瓷鋁合金型材試驗很滿意，下一步將進行板材和鍛件試驗。

為了讓納米陶瓷鋁合金儘快產業化、為社會創造出更大的價值，2017年8月4日，上海交通大學、安徽省淮北市人民政府、上海均瑤（集團）有限公司、安徽相邦複合材料有限公司簽署「四方協議」，依託王浩偉教授團隊建設交大陶鋁新材料創新中心。

上海交大先進產業技術研究院院長劉燕剛說：四方合作將搭建一個有利於納米陶瓷鋁合金拓展應用的市場化運作平台，建立具有自主知識產權的材料生產、產品設計、製造工藝以及使用標準等成套體系。

在學生們眼中，「上王老師的課就像打怪升級，每每解決一道生活問題，猶如勝利通關。」他們不知道的是，為了想出辦法領著他們勝利通關，王老師經常徹夜難眠。 王浩偉用上課的魅力將不少學生引進了科研的大門，夏存娟就是其中之一。

2003年時，她在王老師的課堂里萌生了對科研的興趣，如今已經是王浩偉團隊的骨幹。在她眼中，講課時的王老師幽默風趣，科研時的王老師卻非常嚴厲，夏存娟就曾經因為科研立意不夠高被剋哭過。

很多研究生習慣在背後稱呼導師為「老闆」，到了王浩偉這兒，「老闆」這個詞絕不讓叫。「我是老師，不是什麼『老闆』，學生是來跟著我學東西的，不是來打工的。」他要求自己帶的博士生論文選題「立得高」，只做前人沒做過的事還不夠，得瞄準國家和社會的需要解決問題。

從科研到教書育人，王浩偉用他的實際行動影響了每一位團隊成員。他們克服重重困難，抵住外界的誘惑，正在為解決國家的重大需求的道路上持續邁進。

（看看新聞Knews記者：毛奕帆 實習編輯：楚華）

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