一生追求“镁” 坚持做有用的科研——记中国工程院院士、上海交通大学教授丁文江

2021年09月29日 9:21 5393次浏览 来源:   分类: 镁资讯   作者:

导读: 从阻燃镁合金到主承力结构镁稀土合金,从轻量化结构材料到各种功能性材料,镁合金在交通运输、电子信息、航空航天、医药健康甚至农业领域,有了越来越多的应用。在丁文江和团队的长期研究引导下,金属镁已经摆脱了有形的躯壳,超脱成为充满个性和魔力的神奇物质。

“‘最美科技工作者’不敢当,但镁是我一生追求。”得知自己入选2021上海“最美科技工作者”,中国工程院院士、上海交通大学教授丁文江打趣地说。
从阻燃镁合金到主承力结构镁稀土合金,从轻量化结构材料到各种功能性材料,镁合金在交通运输、电子信息、航空航天、医药健康甚至农业领域,有了越来越多的应用。在丁文江和团队的长期研究引导下,金属镁已经摆脱了有形的躯壳,超脱成为充满个性和魔力的神奇物质。
“寓精于料,料要成材,材要成器,器要好用。”这是丁文江总结出的16字材料学科研思想。他认为,材料学研究必须追求“有用”,基础研究必须服务工程科研,再用科技成果转化获得的收益反哺基础研究。
让“中国镁”领跑世界
高性能镁合金是丁文江几十年来研究的核心。他说,上世纪80年代走进这一领域,是受到桑塔纳轿车的影响。“轿车上面有两个部件是镁做的,那么轻,特性那么丰富,真的好新奇。”
轻量化几乎是所有工业领域的追求目标,火箭减轻1克的经济价值堪比1克黄金。镁在实用金属结构材料中比重最小,仅为铝的2/3、钢的1/4。更难得的是,中国还是金属镁的大国,无论储量还是产量,均占全球90%以上。
开发“中国镁”势在必行。经过反复试验,丁文江发现,通过加入两种重稀土,可让镁合金的燃点从520℃大幅提升至935℃,抗拉强度超过500兆帕。“开挂”的镁合金实现了从非承力结构件到主承力结构件应用的颠覆性跨越,可用来制造直升机机匣、汽车发动机等。回想起当初的研发经历,他感慨地说:“由于技术是国际首创,从炉体、材料到工艺,每一步都得自己慢慢趟过去。”
如今,中国镁合金材料的身影已经遍布航空航天、国防工业、能源、医疗、农业等诸多领域。
不断开拓“镁”的边界
除了轻,镁还能作为氢的固态存储器。指着书架上小玻璃瓶里储存的银灰色“小药片”,丁文江告诉笔者,这里面装的是“循环储氢镁合金”,每一片都是满满的“能量”。原来,一个镁原子可以带两个氢原子,丁文江团队开发的镁基储氢材料,可将氢以固态形式存储,到一定的条件再让它放出来。这一收一放,就是氢燃料电池。以无人机为例,以往无人机的飞行时间一次只有半小时,如今可延长至4到6小时,一口气可以飞行300公里。
镁氢结合材料是丁文江团队正在开拓应用的一个全新领域。“你们女生都很关心美容吧,把镁和氢结合起来,还能做成护肤品。”他说,只要把镁氢“小药片”融进喷雾水里,就能得到一瓶透明美容水,因为氢可以选择性中和有害自由基。氢镁材料还可做成固体饮料,参与人体补镁,因为镁是我们人体必需的元素,很多因激素分泌困难而引发的疾病都与缺镁有关。
据悉,上海交通大学氢科学中心已于2018年6月启动运行,重点研究氢能源、氢医学和氢农学领域的关键科学问题。今年7月,上海市氢科学技术研究会成立,将为氢科学技术发展搭建平台。
有用是材料研究的灵魂
丁文江常常教导学生,做材料必须要持之以恒,“深其一点,究其本质”,而不是往“钱”看。他还说,“材料就是有用的物质,有用是材料研究的灵魂”,身在高校从事基础研究的他,把成果能不能转化看得很重。
一次在和医生的交流中,丁文江注意到许多骨折病人或是心脏病患者,肌体康复后体内却埋下金属支架,许多人不得不忍受二次痛苦再经手术将支架取出。他灵光一闪:镁既可降解,又是人体所需有益元素,能不能让镁合金替代传统的医用金属支架呢?于是,他马上带领团队着手研发新一代可控降解的医用镁合金,历经一年的攻关,终于开发出具有国际先进水平的骨内植物器械和心血管原型,目前动物实验已获得成功。镁合金接骨骨钉产品已经开展了16例人体临床试验,全部获得成功。
“我们要做有效的科研,而不是泡沫的科研,我们的研究需要紧紧扣着实际的需求和问题。”这是丁文江做科研的初心。在面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向经济主战场、面向人民生命健康的科研阵地,以镁为追求的他还在不断前行。

责任编辑:淮金

如需了解更多信息,请登录中国有色网:www.cnmn.com.cn了解更多信息。

中国有色网声明:本网所有内容的版权均属于作者或页面内声明的版权人。
凡注明文章来源为“中国有色金属报”或 “中国有色网”的文章,均为中国有色网原创或者是合作机构授权同意发布的文章。
如需转载,转载方必须与中国有色网( 邮件:mqk@cnmn.com.cn 或 电话:010-63971479)联系,签署授权协议,取得转载授权;
凡本网注明“来源:“XXX(非中国有色网或非中国有色金属报)”的文章,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不构成投资建议,仅供读者参考。
若据本文章操作,所有后果读者自负,中国有色网概不负任何责任。