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科技功臣丁文江,他的团队让美国航空管理局取消了一条禁令

2019/8/14 6:27:13

科技功臣丁文江,他的团队让美国航空管理局取消了一条禁令

镁,是一种银白色轻质金属。用镁合金制成的器件,质量仅为同体积钢铁的四分之一、铝的三分之二,在轻量化方面有显著优势。但这种金属也存在易燃烧、易腐蚀、强度低等瓶颈问题。如何突破瓶颈,发挥出镁的优势?上海交通大学材料学院教授、中国工程院院士丁文江在镁材料领域研究了整整31年,带领团队在稀土镁合金、医用生物镁、镁基能源材料等三个领域取得成果,实现了应用突破。今天,丁文江荣获上海市科技功臣奖。

 

“我当年最大的理想是当记者”

 

这位63岁的材料学家,读书时更喜欢文科。“我当年最大的理想是当记者。”丁文江笑着说。然而造化弄人,上初一时“文革”爆发,他赴江西农村开始了务农生活。1975年,他被推荐到上海交大铸造工艺与装备专业学习。1978年,考取研究生。铸造专业的学习十分艰苦,后来当上交大铸造专业老师的丁文江,会在课上引用海涅的诗句:“这是个古老的故事,可是万古长新;谁要是碰上此事,就会痛碎他的心。”这首诗是写爱情的,但丁老师用它来形容人类古老的铸造行业,勉励学生不畏艰苦、敢于创新。

 

丁文江正是一位敢于创新的科学家。上世纪80年代,他在日本工作时对镁合金产生了兴趣。中国是镁资源大国,产量占世界总产量的90%,但镁合金的工程应用并不广泛,因为这类合金有很多先天不足。在日本等发达国家,对镁材料的基础研究和应用开发也较为缓慢。“我要做镁材料研究的开拓者!”丁文江暗暗下定决心。回国后,他便投身这一领域,一干就是31年。

丁文江团队研制的镁合金汽车发动缸体 上海交通大学供图

 

将镁合金燃点从520℃提高至935℃

 

如今,丁文江领导的轻合金精密成形国家工程研究中心在三大镁材料领域取得了突破。在结构材料领域,他们将镁合金的燃点从520℃大幅提高至935℃,研制出可在大气中无保护下熔炼的阻燃耐蚀镁合金。这一成果,让美国联邦航空管理局取消了不准镁合金应用于民航客机的禁令。升级版镁合金不但阻燃耐蚀,而且抗拉强度超过500兆帕,可应用于航空航天、汽车等高端制造领域。轻,是这种材料的最大优势。以汽车为例,四个轮毂采用镁合金,能耗即可降低15%。

 

在医用生物镁领域,他带领团队研发出新一代可控降解的镁合金。目前,人体血管支架和骨内植物的材料多为钴铬合金、钛合金和钢,一段时间后必须取出,给病人带来二次痛苦。而医用镁合金能在人体内降解,研发人员可操控其降解周期,这样一来,血管支架和骨内植物完成使命后会自行消失。“这叫‘待到山花烂漫时,她在丛中笑’。”丁文江引用毛主席的词说。而且医用镁合金降解后,对人体有益:镁离子具有免疫功能,它带的氢离子则能减少人体内的自由氧,解除疲劳。

 

镁还能用作能源材料。经过一系列原始创新,丁文江团队研发的镁基储氢材料,可以将氢压缩成固态,使电池具有极高的能量密度。今年2月的试验表明,装有这种电池的无人机能一次性飞行6小时,而目前市场上采用锂电池的无人机,一次性飞行时间仅在半小时内。

丁文江团队研制的生物镁合金血管支架 上海交通大学供图

 

遗憾一些风投“过于实用主义”

 

“寓精于料,料要成材,材要成器,器要有用。”丁文江提出了16字的学术思想。他解释说,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。

 

这些年,他带领团队获授权中国发明专利129件、美国发明专利1件,已将技术成功转移给10余家企业。法拉利跑车、丰田豪华车型的多种零部件,采用了他们研发的镁合金。凭借医用镁合金成果,他们正在与第九人民医院、中山医院合作,将开展可控降解的骨内植物、血管支架的临床试验。“我们开发出氢化镁燃料电池后,一家新加坡无人机企业有意向与我们深入合作。”丁文江说,“北京的民营资本也有意向参与,共同推动这项成果的产业化。”

 

让他有些遗憾的是,在上海的一些风投基金“过于实用主义”,不愿投资氢化镁燃料电池这种回报周期比较长的项目。“要打通科技成果产业化的‘最后一公里’,科研、资本、企业缺一不可。希望更多投资机构和企业关注高校的实验室成果,将它们早日转化为产品。”