青年(nián)师生(nián)点亮国(guó)产镁合金“高光”时(shí)刻
科学闪光者
青年(nián)师生(nián)点亮国(guó)产镁合金“高光”时(shí)刻
“我(wǒ)是( shì)一个(gè)非典型工科生(nián),当同级的(de)博士生(nián)在(zài)实验室做研究、发论文时(shí),我(wǒ)却有(yǒu)一半的(de)时(shí)间,是( shì)在(zài)企业和(hé)工厂的(de)生(nián)产车间度过(guò)。”谷立东的(de)开场白很快吸引了他(tā)人(rén)的(de)注意。
日前,这(zhè)位上(shàng)海交通大(dà)学材料科学与工程学院、上(shàng)海镁材料及应用工程技术研究中(zhōng)心的(de)博士生(nián),当选为(wéi / wèi)上(shàng)海交通大(dà)学学生(nián)年(nián)度人(rén)物。
中(zhōng)青报·中(zhōng)青网记者了解到(),谷立东和(hé)他(tā)所在(zài)的(de)上(shàng)海镁材料及应用工程技术研究中(zhōng)心团队所做的(de),就(jiù)是( shì)尽可(kě)能(néng)研究出(chū)好(hao)用的(de)镁合金材料,并用它来(lái)代替需要(yào)大(dà)量从海外进口矿石的(de)铝合金和(hé)价格高昂的(de)钛合金、碳纤维等。
我(wǒ)国(guó)的(de)镁资源储量丰富,已探明的(de)菱镁矿储量居世界首位。而(ér)相对(duì)于(yú)镁,我(wǒ)国(guó)的(de)铝土矿资源则要(yào)稀缺得多,目前世界上(shàng)已经探明的(de)铝土矿储量约三00亿吨,我(wǒ)国(guó)储量居世界第七位,资源丰度属中(zhōng)等水平。在(zài)铝土矿产量并不(bù)算多的(de)情况下(xià),我(wǒ)国(guó)对(duì)分量轻、耐腐蚀的(de)铝制品,却需求旺盛。
二00九年(nián)九月,上(shàng)海交通大(dà)学材料科学与工程学院牵头成立上(shàng)海镁材料及应用工程技术研究中(zhōng)心实验基地(dì),主要(yào)从事(shì)先进镁材料设计、制备及产业化的(de)研究开发工作,致力于(yú)突破镁合金性能(néng)瓶颈,开发高性能(néng)镁合金材料,“如果能(néng)用镁合金代替铝合金,那(nà)我(wǒ)们(men)是( shì)不(bù)是( shì)就(jiù)可(kě)以(yǐ)少使用一些本就(jiù)不(bù)富裕的(de)铝土矿?”
这(zhè)种“愿望”在(zài)人(rén)工智能(néng)技术的(de)赋能(néng)下(xià),如今得以(yǐ)快速实现。近年(nián)来(lái),上(shàng)海镁材料及应用工程技术研究中(zhōng)心通过(guò)材料基因工程方法,采用高通量计算、高通量实验与机器学习方法相结合,成功开发出(chū)新型的(de)耐蚀不(bù)锈镁合金,其耐腐蚀性能(néng)相较传统镁合金提高了一0倍。
传统的(de)镁合金材料性质活泼、易腐蚀,这(zhè)严重制约了它的(de)推广应用。
位于(yú)上(shàng)海交通大(dà)学闵行(xíng)校区的(de)一栋两层高的(de)小白楼,就(jiù)是( shì)上(shàng)海镁材料及应用工程技术研究中(zhōng)心。上(shàng)海交通大(dà)学材料科学与工程学院助理研究员杨耀在(zài)这(zhè)里办公,他(tā)使用的(de)笔记本电脑的(de)外壳就(jiù)是( shì)交大(dà)团队研发的(de)。
“你(nǐ)看这(zhè)侧面的(de)细节、这(zhè)金属高亮质感,多美。”一台普通的(de)电脑,在(zài)科学家(jiā)们(men)眼里是( shì)“至宝”——杨耀和(hé)学生(nián)们(men)知道(dào),这(zhè)台电脑的(de)壳是( shì)镁合金的(de),它的(de)“高级感”一点不(bù)输其他(tā)材质。
记者了解到(),用优质的(de)国(guó)产镁合金外壳来(lái)替代昂贵的(de)铝合金外壳,这(zhè)个(gè)想法从提出(chū)到()真正落地(dì),已经困扰了笔记本电脑生(nián)产企业二0年(nián)之(zhī)久。杨耀介绍,厂商也(yě)曾尝试使用镁合金,但那(nà)时(shí)的(de)镁合金不(bù)耐腐蚀,需要(yào)在(zài)外壳喷一层保护漆,这(zhè)样一来(lái),镁的(de)金属光泽就(jiù)被覆盖了,美观度大(dà)打折扣,“好(hao)多人(rén)说(shuō)拿着镁合金的(de)电脑,看着跟塑料质感一样”。
为(wéi / wèi)了还原镁合金原本的(de)金属镜面质感,上(shàng)海镁材料及应用工程技术研究中(zhōng)心的(de)年(nián)轻人(rén)开展了大(dà)量的(de)实验,最终攻克了材料制备、零件成型、高光处理、过(guò)程防腐等一系列技术难题,开发出(chū)新型高亮不(bù)锈镁合金,斩获了中(zhōng)国(guó)有(yǒu)色金属学会(huì)二0二三年(nián)度一0大(dà)科技进展和(hé)国(guó)际镁协会(huì)二0二四年(nián)度最佳变形镁合金产品奖。
从上(shàng)海交通大(dà)学实验室到()消费者的(de)书桌上(shàng),国(guó)产不(bù)锈镁合金迈出(chū)了一大(dà)步。
上(shàng)海交通大(dà)学材料科学与工程学院博士生(nián)王海洋专门做镁合金腐蚀研究,他(tā)通过(guò)显微镜观察镁合金材料的(de)微观组织,再对(duì)其内部结构进行(xíng)调整,“我(wǒ)们(men)主要(yào)通过(guò)两种方法来(lái)实现镁合金的(de)耐蚀性,一种是( shì)调整元素成分,另一种是( shì)调控它的(de)微观组织结构”。
“王海洋们(men)”就(jiù)是( shì)这(zhè)种材料的(de)“设计师”,在(zài)微观世界里,金属就(jiù)像一件由他(tā)们(men)精心编织的(de)织物,可(kě)以(yǐ)根据心中(zhōng)所想变换结构形态。
谷立东一年(nián)当中(zhōng)有(yǒu)半年(nián)多的(de)时(shí)间是( shì)在(zài)“蹲工厂”,与企业里的(de)工程师一起发现问题、解决问题。读博四年(nián),他(tā)和(hé)团队走访了一00多家(jiā)轻金属制造企业,涉及中(zhōng)国(guó)镁产业链的(de)方方面面。
他(tā)的(de)身影经常出(chū)现在(zài)车间的(de)各个(gè)角落,渐渐地(dì),他(tā)被工程师们(men)亲切地(dì)称为(wéi / wèi)“车间小谷师傅”。
“我(wǒ)马上(shàng)就(jiù)要(yào)博士毕业了,实际上(shàng)已经收到()好(hao)几个(gè)头部企业抛出(chū)的(de)橄榄枝。”谷立东说(shuō),“现在(zài)到()了拼硬实力的(de)时(shí)代,很多行(xíng)业都需要(yào)材料专家(jiā)去(qù)解决生(nián)产中(zhōng)的(de)问题。”
谷立东打算在(zài)上(shàng)海交通大(dà)学从事(shì)博士后(hòu)研究工作,“我(wǒ)希望自(zì)己将来(lái)能(néng)办一个(gè)工厂,专门生(nián)产我(wǒ)们(men)研制的(de)‘国(guó)货之(zhī)光’镁合金”。
中(zhōng)青报·中(zhōng)青网记者 王烨捷 实习生(nián) 何奕辰 俞佳一来(lái)源:中(zhōng)国(guó)青年(nián)报【编辑:王超】
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