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潘復(fù)生的“鎂”夢(mèng)：讓人們生活更美好
鎂合金，源于鎂礦，用它制成的產(chǎn)品可在日常生活廣泛應(yīng)用。而對(duì)于剛當(dāng)選中國(guó)工程院院士的潘復(fù)生來(lái)說(shuō)，鎂合金是他的主要研究方向之一，也是他最想推廣和研發(fā)產(chǎn)品的新材料。
矢志不渝，投身鎂合金研究20多年
早在20多年前，潘復(fù)生就有一個(gè)讓更多人知道鎂，讓鎂合金為更多人的生活服務(wù)的“鎂”夢(mèng)。
鎂好在哪里？潘復(fù)生的同事告訴重慶日?qǐng)?bào)記者，全球鎂礦資源豐富，儲(chǔ)量?jī)H次于鋁和鐵。而我國(guó)鎂礦資源世界第一，鎂合金的推廣應(yīng)用有利于緩解全球鐵鋁礦資源的短缺問(wèn)題。
不僅如此，鎂合金性能潛力大，具有密度低、比強(qiáng)度（即材料的抗拉強(qiáng)度與材料密度之比）高、減振和散熱性能好、屏蔽電磁輻射能力強(qiáng)、生物相容性優(yōu)良、環(huán)境友好等優(yōu)異特性，在輕量化和節(jié)能減排成為全球大趨勢(shì)的情況下，鎂合金的推廣應(yīng)用又可以大幅度降低能耗和排放，節(jié)能減排效益十分顯著，對(duì)改善環(huán)境質(zhì)量意義重大。
如今，鎂合金的研究和應(yīng)用已上升為國(guó)家戰(zhàn)略。
但在20多年前，除了煙花，人們幾乎看不到鎂產(chǎn)品。師昌緒、左鐵鏞、李依依等院士向中央有關(guān)部門寫信，呼吁國(guó)家要重視鎂合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
正因這些前輩科學(xué)家的高度關(guān)注和重視，我國(guó)一批科技工作者開始了他們?yōu)橹畩^斗的“鎂”事業(yè)，潘復(fù)生就在其中。
多年來(lái)，潘復(fù)生經(jīng)常對(duì)學(xué)生和同行談到：一是讓鎂合金盡快成為僅次于鋼和鋁的第三大基本金屬材料，成為產(chǎn)量超千萬(wàn)噸的新材料產(chǎn)業(yè)，為社會(huì)提供必不可少的新型金屬材料；二是盡快讓鎂合金為中國(guó)制造業(yè)“減重”，提升生活質(zhì)量，成為大家每天都無(wú)法離開的產(chǎn)品。
鎂合金產(chǎn)品真有這么好？國(guó)家鎂合金中心的專家為重慶日?qǐng)?bào)記者描繪了這樣的情景：
將來(lái)某天，早上，我們被裝有鎂電池的鬧鐘按時(shí)叫醒，拿起鎂合金材質(zhì)的手機(jī)，用鎂合金杯子喝水，再用鎂合金餐具吃早飯。
吃完早飯，我們打開鎂系材料制成的防火隔音門，走到車庫(kù)，打開鎂合金車門，坐上鎂合金座椅，手握鎂合金方向盤；汽車儀表盤、中控支架等全部是鎂合金產(chǎn)品。到了辦公室，辦公桌、計(jì)算機(jī)也都是鎂合金產(chǎn)品。
“到時(shí)候，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)車子遇到路面不平時(shí)晃動(dòng)沒那么厲害了，計(jì)算機(jī)變得更輕薄，機(jī)箱長(zhǎng)時(shí)間工作后也沒那么燙?！迸藦?fù)生的助手王敬豐教授說(shuō)，鎂合金產(chǎn)品不僅輕便，而且減震性能比鋼產(chǎn)品高幾倍、比鋁合金產(chǎn)品高幾十倍。此外，它的散熱性能良好，還能屏蔽電磁輻射。
事實(shí)上，鎂合金已走入了日常生活，并且已在導(dǎo)彈、衛(wèi)星等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了成功應(yīng)用。20多年來(lái)，潘復(fù)生始終是這項(xiàng)新材料產(chǎn)業(yè)工程的主要推動(dòng)者之一，作出了許多貢獻(xiàn)。
不畏艱辛，開發(fā)多項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)
然而，世界上沒有完美的材料。鎂有天然的優(yōu)點(diǎn)，但也有本質(zhì)的缺點(diǎn)。鎂具有六方晶體結(jié)構(gòu)，它特有的原子排列方式嚴(yán)重影響塑性，導(dǎo)致工程應(yīng)用范圍窄、產(chǎn)品成品率低、制備加工成本極高。此外，鎂還極易氧化，導(dǎo)致純凈度低、耐蝕性差、強(qiáng)塑性不平衡。不突破這項(xiàng)技術(shù)瓶頸，鎂合金產(chǎn)品的推廣應(yīng)用就不可能實(shí)現(xiàn)。
為了解決這些關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，潘復(fù)生和他的團(tuán)隊(duì)20多年如一日攻克難關(guān)。
攻關(guān)靠什么？潘復(fù)生認(rèn)為首先是勤奮和踏實(shí)。
團(tuán)隊(duì)成員都說(shuō)，潘復(fù)生常常是實(shí)驗(yàn)室走得最晚的一個(gè)人。晚上12點(diǎn)離開實(shí)驗(yàn)室，對(duì)他而言都是一種奢侈。20多年來(lái)，潘復(fù)生始終追隨著心底的科學(xué)夢(mèng)，攻克著一個(gè)又一個(gè)難關(guān)。
“固溶強(qiáng)化增塑”是他們重要突破之一。固溶強(qiáng)化會(huì)降低塑性，這是金屬材料中的一般規(guī)律。而潘復(fù)生想做的，就是要突破這一般規(guī)律，在固溶強(qiáng)化的同時(shí)提高塑性。從特定原子固溶會(huì)對(duì)不同滑移系的滑移阻力產(chǎn)生不同影響的基礎(chǔ)上，潘復(fù)生創(chuàng)造性地提出了“固溶強(qiáng)化增塑”的合金設(shè)計(jì)新思路。
按照這種思路，配合長(zhǎng)程有序相、純凈度和晶粒度的的控制，潘復(fù)生和他的團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)了一批高塑性高性能新型鎂合金，在國(guó)際上產(chǎn)生了重要影響。其中，10余種新開發(fā)的鎂合金已成為國(guó)家牌號(hào)合金，多個(gè)新型鎂合金作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)正在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織網(wǎng)站上公示。
他們的另一個(gè)重要突破是“無(wú)溶劑自純化”。
在材料領(lǐng)域，鎂合金的高純度是國(guó)內(nèi)外鎂合金行業(yè)追求的重要目標(biāo)之一。但鎂合金容易氧化，夾雜物多，雜質(zhì)含量高，夾雜物密度和熔體密度差異小，使得高純化難度極大。
對(duì)此，潘復(fù)生和他的團(tuán)隊(duì)完全突破了傳統(tǒng)的熔劑純化的工藝思路，開發(fā)了無(wú)熔劑自純化的新技術(shù)工藝。成果應(yīng)用后部分鎂合金中的雜質(zhì)鐵含量可以降低到5ppm（百萬(wàn)分比濃度）以下，達(dá)到世界領(lǐng)先水平，可以顯著改善鎂合金的力學(xué)性能和耐蝕性能。
此外，他們還融合化學(xué)、材料和冶金等多個(gè)學(xué)科，開發(fā)出“化合物相變細(xì)化”技術(shù)，開拓了化合物細(xì)化的新途徑。
傳統(tǒng)工藝中，粗大初生化合物的細(xì)化必須通過(guò)鍛造、軋制等變形來(lái)實(shí)現(xiàn)，成本高并且效果不理想，對(duì)鑄造產(chǎn)品則無(wú)法使用。潘復(fù)生和他的團(tuán)隊(duì)通過(guò)亞穩(wěn)化合物的形成和控制，把亞穩(wěn)化合物的相變作為細(xì)化途徑，完全突破了傳統(tǒng)工藝成本高、效果差的瓶頸，部分合金中細(xì)化后的化合物尺寸可達(dá)微米級(jí)至納米級(jí)，大幅度改善了材料加工性能和力學(xué)性能。并且，這項(xiàng)新技術(shù)不僅適用于變形產(chǎn)品，也適合于鑄造產(chǎn)品。
在鎂合金領(lǐng)域，潘復(fù)生在“非對(duì)稱加工技術(shù)”等方面的突破也引起了國(guó)際上的高度關(guān)注，被國(guó)際鎂協(xié)評(píng)為工藝創(chuàng)新獎(jiǎng)。
吸引人才，打造國(guó)際化團(tuán)隊(duì)和平臺(tái)
科研不能“單打獨(dú)斗”，創(chuàng)新更需要國(guó)際一流的團(tuán)隊(duì)。
潘復(fù)生曾在英國(guó)牛津大學(xué)、德國(guó)斯圖加特大學(xué)、澳大利亞昆士蘭大學(xué)等國(guó)際著名高校留學(xué)和工作，他深深體會(huì)到建設(shè)一支國(guó)際一流團(tuán)隊(duì)的重要性。
團(tuán)隊(duì)中，成員大部分是留學(xué)英、美、德、日、澳、法等國(guó)家的優(yōu)秀留學(xué)歸國(guó)人員。
創(chuàng)新有了團(tuán)隊(duì)，還不能缺平臺(tái)。為了推進(jìn)鎂合金的科研和應(yīng)用，潘復(fù)生組織建立了國(guó)家鎂合金工程中心。該中心現(xiàn)已成為世界上最大的鎂合金研究機(jī)構(gòu)，也是國(guó)內(nèi)外科研實(shí)力最強(qiáng)的輕合金研究平臺(tái)之一。每年，都有國(guó)際知名的鎂合金科學(xué)家主動(dòng)要求到重慶大學(xué)和重慶市科學(xué)技術(shù)研究院開展工作。
不僅如此，潘復(fù)生還組織重慶大學(xué)、重慶市科學(xué)技術(shù)研究院、重慶博奧鎂業(yè)、萬(wàn)盛鎂合金產(chǎn)業(yè)園等單位組建的國(guó)家鎂合金產(chǎn)業(yè)基地，實(shí)現(xiàn)了“產(chǎn)學(xué)研用”的無(wú)縫鏈接。目前，該基地已成為世界上最有影響的鎂合金產(chǎn)業(yè)基地之一，有力推動(dòng)了鎂合金產(chǎn)品在汽車等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。
20多年來(lái)，在潘復(fù)生和國(guó)內(nèi)同行的共同努力下，中國(guó)的“鎂夢(mèng)”走上了世界舞臺(tái)。他的助手蔣斌教授介紹，如今，中國(guó)已成為世界鎂產(chǎn)業(yè)大國(guó)和鎂合金大國(guó)，國(guó)家鎂合金工程中心在推動(dòng)鎂合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。
與此同時(shí)，潘復(fù)生的科研成就也獲得了國(guó)際認(rèn)可。他曾連續(xù)擔(dān)任4屆國(guó)際鎂合金大會(huì)主席，并應(yīng)邀擔(dān)任歐洲材料大會(huì)的合作主席和世界材料峰會(huì)圓桌會(huì)議主席，還兼任了Elsevier出版社《鎂合金學(xué)報(bào)》國(guó)際刊物主編。
2016年，經(jīng)過(guò)德、英、日、法等多個(gè)會(huì)員國(guó)投票，潘復(fù)生正式擔(dān)任ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織鎂及鎂合金技術(shù)委員會(huì)主席，任期6年，這也意味著該組織對(duì)中國(guó)鎂合金產(chǎn)業(yè)地位的高度認(rèn)可。
如今，創(chuàng)新與探索的科研之路還在繼續(xù)。潘復(fù)生表示，下一步，他將帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)攻堅(jiān)克難，進(jìn)一步推廣鎂材料和鎂合金產(chǎn)品，讓人們的生活更加美好。