作為國內最早從事先進復合材料教學和科研工作的大學之一,國防科技大學(以下簡稱“國防科大”)始終保持著教學與科研并重,在助推中國先進復合材料技術和行業發展的道路上貢獻著不可磨滅的力量。近日,記者專訪了該校空天學院材料科學與工程系教授肖加余,他提到,先進復合材料未來的發展在于基礎研究的“頂天”與應用研究的“立地”。
復合材料是指由兩種或以上的原材料制備而成的、具有增強相和基體相的多相組分優化組合而成的新材料種類。稻草增強泥巴的土磚和鋼筋混凝土屬于早期復合材料,現代復合材料是上世紀40年代后期應航空工業對結構輕質化要求發展起來的。據肖教授介紹,我國從上個世紀60年代開始比較系統地研發此類新型材料,40余年來,我國先進復合材料始終是國家重點發展的重要領域,得到黨和國家領導人的高度關心和重視,其研究成果也助推著國家科技的發展。
“第一代復合材料的顯著特點為‘輕而強’,典型品種是玻璃纖維增強不飽和聚酯復合材料,也就是我們俗稱的‘玻璃鋼' ”,肖教授介紹,這類輕質高強材料最先被用于飛機結構部件,后又逐漸進入工業其他領域。隨著技術要求不斷提高,上世紀60年代后期發展起第二代復合材料呈現“輕而強且輕而剛”的特點,典型品種是碳纖維增強樹脂基復合材料。這類輕質、高強度和高剛度的材料被廣泛應用于航空航天等高科技領域。而在上世紀80年代至今發展起第三代復合材料,以“輕而強、輕而剛、多功能”為特點,典型品種有金屬基、陶瓷基復合材料。這類材料除能用于前兩類材料的應用領域外,還能應用于耐高溫、高導熱、高隔熱、吸波等特殊應用領域。“現在大家都講’創新驅動‘,那驅動力從哪里來?”,肖教授認為“動力源”有很多,其中“應用要求的高端化和多樣化中就蘊含著創新動力”。正是由于應用要求的“與時俱高”和應用領域的“與時俱廣”,催生動力,驅動先進復合材料技術和產業“與時俱進”。其中,不斷加強基礎研究是很重要的。
“基礎研究水平能領跑的就要領跑,要能夠’頂天‘;應用研究的成果,一定要應用,要’立地‘” 。肖教授坦言,基礎研究沒有過多邊界,不宜過于量化、指標化。為此,國防科大依托完備的人才培育體系,始終保持著重視基礎研究的學科發展理念。據肖教授介紹,在國家自然科學基金重點項目等各類計劃支持下,該校開展復合材料方面的基礎研究,解決了復合材料原材料組份、復合制備工藝過程、復合材料制品服役行為等方面一系列基礎的技術瓶頸,效果突出。
該校近期在特種陶瓷先軀體、特種陶瓷纖維和耐高溫樹脂等幾種關鍵原材料的研發方面已取得突破;研制出的碳纖維增強碳化硅基復合材料熱結構部件、高效隔熱部件、輕質結構/多窗口高透波一體化大曲率部件等支撐了裝備發展,也保障了重大活動的順利開展。源于裝備復合材料表面需防覆冰實際需求的超疏水涂層基礎研究,涂層的化學魯棒性和機械魯棒性大幅提高至國際最高水平,成果不僅被國際材料領域最頂級學術雜志自然材料子刊(Nature Materials)(IF=39)以封面亮點文章形式發表,而且已用于某大尺寸民用裝備上。
肖教授介紹,推動技術成果應用能保持持續創新。以該校2008年開始將大尺寸復雜形狀復合材料部件低成本制備技術成果推向實際應用,聯手中車株洲時代新材料科技股份有限公司,聯合承擔國家和湖南省重點科研項目,在復合材料風電葉片領域屢創佳績為例,可窺見到國防科大在促進軍民融合、助推技術成果轉化、服務于駐地社會經發展上成績斐然。將基礎研究與應用研究緊密結合,將科學研究與人才培養相結合。這正是國防科大在先進復合材料發展過程中始終保持在國際前列的法寶之一。
從“頂天”到“立地”,肖教授描繪了一幅未來先進復合材料發展的藍圖的同時,還強調大學最根本的任務是培養人。學員的政治素質、身心健康和意志品質很重要。他毫不猶豫坦言:“就是要有這么一股子勁,為國擔當,為民謀福,趕上西方世界。沒有一幫人、一群先進份子,舍得下自己的一畝三分地去拼命干,是搞不成的。”他還提到,“在創新征途,時時與未知世界打交道,沒有健康的身心和堅忍不拔的意志品質是不能持久的”,這樣的為國創新精神,在國防科大能夠引起廣泛共鳴。
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