中南大学新材料团队为中国创造栋梁之“材”
过去半个多世纪里，中南大学主导研发的新材料应用在众多的航空航天器、国防型号武器装备上。如今，学校在高性能碳/碳复合材料、高性能铝合金材料、粉末冶金新材料以及能源新材料四大领域，已跻身世界领先行列——
为中国创造栋梁之“材”
8月3日，中南大学轻合金研究院工程化实验基地，工作人员在监控蠕变成型炉运行状况。 湖南日报记者 田超 摄
■ 成“材”之道
湖南日报记者 彭雅惠
八月，骄阳似火，凉爽高速的地铁大受市民欢迎，长沙地铁全由本土制造，车体采用全铝合金中空挤压型材，强度比国家标准高出20%。
目光放远一点。中国的领空，新一代某型号战机穿梭巡弋，轻量化、高性能的机身承载型材及蒙皮是其成为世界先进战机的关键因素之一。
再看远一些。神秘的外太空，中国人造卫星正绕着定位陀螺徐徐自转，以粉末冶金减摩、自润滑复合材料制成的陀螺仪犹如“定海神针”，保障着人造卫星的正常运转。
这些走在我国科技前沿的事物，上天下地，纵横万里，而其关键部件都是由中南大学主导研发的新材料制成。
目前，中南大学在高性能碳/碳复合材料、高性能铝合金材料、粉末冶金新材料以及能源新材料四大领域，已跻身世界领先行列。
突破重型火箭立项瓶颈
中南大学钟掘院士是我国新材料构件制备领军人物之一，她领衔的“铝资源高效利用与高性能铝材制备的理论与技术”获得国家科学技术进步奖一等奖。
今年夏天，她带领科研团队研制出中国最大铝合金圆柱铸锭，“这为国家新一代重型运载火箭部件研制提供了胚料保障。”钟院士告诉记者，为升入太空，火箭重量的95%得堆放燃料，因此，人类探索太空的进程很大程度上取决于火箭运载能力大小。到目前为止，全球推力最大的火箭是美国“土星5号”，其直径达到10米。
研发全球发射力最大的新一代重型火箭，已成为我国重点科研项目。
“火箭外壳和连接部件主要采用铝铜合金材料，从材料到构件制备，涉及铸造、锻造或轧制、热处理、成形焊接等复杂工艺流程。”钟院士说，由于铝、铜性质差别大，用其合金制备的构件体积、面积越大，铸造过程越难解决组织成分不均、气渣含量高等问题，这些问题会导致火箭在服役中开裂。“我国目前的制备工艺只能满足直径5米的火箭制造需求。”
经过十多年科研攻关，中南大学科研团队形成了制备高性能大型铝合金材料及构件的成套创新工艺，大规格铸锭的合金成分可以沿断面均匀分布，晶粒大小实现等轴细化，气体含量极低，100g材料中含氢量仅有0.05ml，达到世界先进水平。“新铝合金制备工艺突破了中国重型火箭立项瓶颈。”
“其实，在过去60多年里，中南大学承担了很多新材料及构件研发任务。”学校科研部部长吴厚平表示，中国第一颗原子弹、第一颗人造卫星、第一枚中远程导弹、第一个宇宙飞船、第一艘核潜艇、第一部捷变频雷达、第一个核反应堆，以及不计其数的航空航天器、国防型号武器装备，都采用了中南大学的科研成果。
中国锂电池行业的 “黄埔军校”
若论中国领先全球的新材料，必然谈及黄伯云院士。黄伯云院士带领科研团队研制出高性能碳/碳航空制动材料，打破了欧美在该领域的技术垄断，将中国的碳/碳复合材料研发推向国际先进水平。
湖南瑞翔新材是国内锂电新材料领域的领跑者，他的创始人是中南大学教授团队。
产销规模全球第一的锂离子电池正极材料制造商杉杉新材，技术依托于中南大学教授团队。
我国耐磨材料行业首家上市公司红宇新材，是中南大学董事会副董事长单位。
国内最先进的高端3D打印设备制造商华曙高科，与中南大学是合作单位……
说起知名的新材料湘企，总能窥见中南大学身影。
省新材料产业协会秘书长李益曾表示，我省在金属新材料、先进储能材料、先进复合材料、先进硬质材料、化工新材料、特种无机非金属材料6个产业领域具有优势。这些恰恰都是中南大学新材料研发的强项。
“业内有个说法，中南大学是中国锂电池行业的‘黄埔军校’，全国锂电池企业中，70%的研发人员出自中南大学。”粉末冶金研究院副院长阮建明称。
孵化新材料企业 打造我省产业优势
新材料研发是基础，只有转化为产业优势，才能充分释放其价值。采访中，记者发现这已是中南大学科研人员的共识。
为此，中南大学部署了“基础研究-应用研究-技术开发-产品设计-产业化”的完整创新价值链，学校科研人员的成果可实现与市场无缝对接。目前，4000平方米的孵化基地、5条生产线及相关设施及9万平方米产业化基地已建成。
“另一问题是我省配套产业基础弱，协同发展难以实现。”材料科学与工程学院院长梁叔全坦言，新材料开发存在巨大风险，没有长时间的持续投入，很难开发出稳定的产品，这反过来又制约了产业发展。
为孵化我省新材料领域高成长型中小企业，中南大学争取国家发改委支持，设立了“湖南新材料产业创业投资基金”。湖南金博复合材料科技有限公司在基金支持下，成长为国家高性能碳纤维复合材料产业化示范基地，拳头产品市场占有率全国第一。
“将科研成果转化为湖南产业优势，学校做了很多思考。”吴厚平说，我省是装备制造强省，根据这一产业优势，未来中南大学计划打造“超大实验室”，汇聚全球优秀人才，着重研制新材料构件制备工艺与先进装备。“计划一旦实现，长沙有望被‘孵化’成全球先进装备制造中心。”
■ 造“材”感言
新材料研发贵在“无中生有”
由于历史原因，中国的新材料研发及产业化，与西方发达国家相比，有较大差距，我们一直在“追赶”中。
“追赶”非常重要。新材料往往涉及国家安全和经济命脉，任何国家都不会轻易让外国学走其关键技术。所以，我们如果追赶上了发达国家的步伐，对于中国的材料领域就是“从无到有”，极为可贵。
但仅有“追赶”不够，我们还要“赶超”。目前，中南大学有不少新材料科研成果不仅赶上了国际先进水平，而且超过了某些西方发达国家，成为“领跑者”之一。
但这还不够。在新材料领域，最为可贵的，是科研人员勇于开展原创型研究，发明出全世界都没有的“新材料”。如果中南大学的科研人员都能恒久地充满“无中生有”的激情，那这个学校必然走到世界新材料领域的顶端；只有全国的科研人员都饱含这种“无中生有”的愿望，中国才有希望成为全世界研制新材料最强的国家。
——中南大学材料科学与工程学院院长 梁叔全
■ 用“材”点滴
从天到地，处处可见新材料
1952年，国家将全国所有科研院校的有色金属学科全部集中到长沙，组建成中南大学前身——中南矿冶学院，其中一个重要目的就是集中力量为国家研发有色金属新材料及其构件。
有色金属是航空航天、军工武器装备的支撑材料。“所以，我们研发的新材料主要用于国防领域和航空航天重点工程。”中南大学科学研究部部长吴厚平说。
2013年6月13日，神舟十号飞船与天宫一号目标飞行器成功实现自动交会对接，使两者对接的部件叫做“多功能摩擦材料副”，就是由中南大学研发的一种新材料制成。
近年来，国家科技实力、人民生活品质有了飞跃发展，越来越多的新材料被广泛运用于人们的日常生活。目前，国产高铁列车车体承载型材采用的正是中南大学主导研发的新型铝合金材料，这种新材料使我国高铁列车的抗疲劳、抗腐蚀性能及整体强度步入世界先进行列，成为全球最安全高铁之一。
此外，中南大学研发的新型锂电池材料，令国产电池的储电量有了大的提升，韩国三星公司采用了这一新材料。如果您使用三星手机，那么，您可能正在享受中南大学新材料研发的最新成果。