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“爱玩”教授带团推动“材料轻量化革命”

2017年10月09日 11:22:15 来源: 东方网

  陶瓷很脆,一摔就碎;铝很软,一掰就弯——这是普通人对于陶瓷和铝这两种材料的印象。如今,上海交大材料科学与工程学院王浩伟教授团队却让铝里“长”出陶瓷,造出了一个陶铝“大力士”——纳米陶瓷铝合金,这个“大力士”身轻如燕却力大无穷,比强度和比刚度甚至超过了“太空金属”钛合金,它不仅为具有自主知识产权的“中国制造”增添了一个新成员,还有望“四两扛千斤”,带动航空、汽车、高铁领域步入更轻、更节能的新材料时代。

  许多人也许并不知道的是,这种材料从研发到应用历经30余年,背后凝结着上海交大五代“材料人”的心血和努力。“一个人要在世界上留些东西,要给后代留些东西,否则人生没有什么意义。”王浩伟教授告诉东方网记者,“齐心协力、克服困难、潜心科研,做出中国人真正原创的东西,是我们团队追求的终极目标。”

  “爱玩”教授,讲课喜欢“抖包袱”

王浩伟教授正在接受记者采访

  “夏天吃冰棍,冰棍的哪个地方最甜?”这是上学期上海交大《材料加工原理》课程期末考试最后一个20分的大题,出题人正是王浩伟。

  “这个题看起来有点‘莫名其妙’,实际上和材料科学关系大着呢。一根冰棍里,最甜的肯定是糖分浓度最大的地方,这得用传热与润湿、结晶形核与生长、凝固过程中的溶质再分配等等大量材料学基础知识综合计算和分析,基础知识不扎实肯定做不出来,死背书也没法做。”一名本科生表示,刚看到这道题时确实懵了一阵,不过他很快意识到,这正是王浩伟教授的风格——“爱玩”。

  “材料学原理本身有点枯燥,得来点好玩的,”王浩伟出题有趣,讲课也爱“抖包袱”,他从不照本宣科,而是喜欢给枯燥的原理外加一层有趣的“包装”,“下雨天打伞、小孩儿吹泡泡、甩泥巴,都能和材料学原理扯上关系,我希望能引导学生观察生活中的一些常见的现象,激发他们解决实际问题的好奇心。讲课和说相声差不多,每节课至少得抖一个‘大包袱’出来,这样学生才能记得住、学得进去。”王浩伟说,虽然当了这么多年老师,可每次上课前他还是经常会失眠,都是想“包袱”想的。

  “学高方能为师,给学生一杯水,自己要有一桶水。”这是王浩伟坚持的教书育人标准。1992年进入上海交通大学材料科学系工作的他,2006年受聘教育部“长江学者”特聘教授,长期从事在铝基复合材料原位合成制备技术及性能研究,先后获得了教育部技术发明一等奖,上海市领军人才,上海市育才奖,上海市教学成果一等奖,教育部高校青年教师奖,上海市科技启明星,宝钢教育奖,国家教委科技进步奖,上海市优秀青年教师等荣誉和奖励。此外,他已累计指导博士后、博士生、硕士生50余人,承担国家自然科学基金、国际合作项目等三十余项,发表论文百余篇,获得专利授权五十余项。

  苦中作乐,做科研时像一把“尖刀”

王浩伟团队通过拉伸试验机测试陶铝新材料的静态力学性能

  有人说,翻砂、打铁、磨豆腐是世间最苦的三大行当,翻砂居首位,又苦又累又脏。“翻砂”正是对王浩伟教授的研究方向的俗称。为什么王浩伟教授和他的团队会在这个最苦的行当里一干就是30年?

  王浩伟说,也是因为“爱玩”。“做科研有点像小孩子玩水玩沙子,感兴趣就不怕苦和脏了。我们不光‘正着玩’,还‘反着玩’:把陶瓷从外面掺到铝里这个方法走不通,就逆向思维,让陶瓷自己从铝里‘长’出来;教会学生用吹泡泡的原理除掉影响金属材料性能的气体,再启发他们反向运用这个原理制作隔热、隔音的泡沫金属——‘爱玩’、对周围事物时刻保持好奇心,这是我们团队一直保持的特质。”

  别看生活中“爱玩”,对待学术和科研,王浩伟可是一点也不含糊。很多研究生习惯在背后称呼导师为“老板”,到了王浩伟这儿,“老板”这个词绝不能叫。“我是老师,不是什么‘老板’,学生是来跟着我学东西的,不是来打工的。教学和科研得回归本质,不能掺杂其他东西。”

  因此,无论科研任务有多重,王浩伟要求团队里的每一位年轻教师都要给本科生上课;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够,得瞄准国家和社会的需要解决问题。

  在他的带动下,他领衔的科研团队成长为一个“尖刀”团,他们生活中可以苦中作乐,面对外界的诱惑淡然处之,做科研时则像一把“尖刀”,无所畏惧地深入到科学难题中攻坚克难,踏实地扎根科研一线,勇敢地探索未知世界。“有时候我们半夜里还在讨论科研方案,好像真没有什么苦恼,毕竟大家都觉得完不成科研任务,对不起国家。”王浩伟教授说,“我们30年只专心做了一件事,值了。”

  30年磨一剑,五代“材料人”合力攻坚

周尧和院士与王浩伟教授讨论陶铝新材料

  纳米陶瓷铝合金从无到有,王浩伟描述得就像“玩水玩沙子”那么轻松,但实际上这种材料从研发到应用历经30多年,它背后凝结着上海交大老、中、青五代“材料人”的心血和努力。

  上世纪90年代,我国复合材料的创始人之一、上海交大金属基复合材料国家重点实验室创建者吴人洁教授,提出了采用“原位自生”方法在铝合金中长出陶瓷增强体,制备铝基复合材料,进入当时材料制备的崭新领域。

  “我们从1992年就开始了纳米陶瓷铝合金的基础研究,当时国际上采用的都是铝里‘掺’陶瓷的物理方法,效果都不是很理想;吴人洁教授提出用化学方法在铝里‘长’陶瓷,这是非常新颖的思路。这也难怪,对于金属冶金来说,非金属(比如陶瓷成分)是金属中的杂质成分,研究人员避之犹恐不及,哪儿有人还自己通过化学方法掺入‘杂质’啊。但在后来的研究中我们发现,只要通过控制化学反应的进程,把陶瓷颗粒的尺度、形态和分布控制在合理的范围内,这些调皮的‘陶瓷小精灵’就能发挥作用,变成对材料有帮助的部分。”王浩伟介绍说。

  王浩伟研究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开辟了“生态材料学”这一研究新领域。在吴人洁教授和周尧和院士的共同指导下,王浩伟教授带着团队的青年科研骨干持续攻关,三十年磨一剑,终于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20年代出生的‘元老’以外,团队里的其他科研人员分别是四十年代、五六十年代、七十年代和八十年代出生的。”王浩伟说,团队里的五代科研人员都敢想敢干,他们总是冲在国家科研最需要的第一线,颇有“大侠风骨”。

  “我很幸运,得到了周尧和院士和吴人洁教授的共同指导,他们都是各自领域的大家,这种很好的学科交叉环境拓宽了我的研究思路,也让我在纳米陶瓷铝合金的研发道路上走得越来越坚定。周尧和院士当年为了激励生态材料学课题组内的年轻人,斟酌再三,把生态材料学(Ecomaterials)的英文字头‘ECO’三个字母,重新诠释出‘Excellence’(卓越)、‘Cooperation’(合作)和‘Originality’(原创)的含义。这三个词一直是支撑我们团队潜心科研的精神支柱。”王浩伟对记者坦言道。(刘晓晶)

【纠错】 [责任编辑: 孙倩雯 ]

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