董紹明：“做材料，我們自嘲下里巴人”

“現(xiàn)在很多科技產(chǎn)業(yè)‘卡脖子問題’，實(shí)際上追根究底都是卡在材料上?！?/p>

中國工程院院士、中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員董紹明向上?？萍急硎荆骸安牧显诟咝录夹g(shù)領(lǐng)域中非常關(guān)鍵?！?/p>

“大家往往能看到，一個(gè)科技重器是多么宏偉，一顆航天衛(wèi)星是多么震撼，而重器所用到的材料通常是不被看到的。材料人往往是‘幕后英雄’，但其實(shí)我們非常自豪。”

董紹明介紹，他所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了高熱穩(wěn)定、高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、超高溫等適用于不同服役環(huán)境的陶瓷基復(fù)合材料，攻克了大尺寸、復(fù)雜形狀陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件的精確成型和精密加工、復(fù)合材料與金屬異質(zhì)材料連接以及復(fù)合材料氣密性和空間適用性等關(guān)鍵技術(shù)難題，在國內(nèi)成功實(shí)現(xiàn)了陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件在重要領(lǐng)域的應(yīng)用，相關(guān)材料與構(gòu)件的制備和應(yīng)用技術(shù)均達(dá)到國際先進(jìn)水平。

不僅如此，董紹明團(tuán)隊(duì)還攻克了多層超高溫抗氧化涂層的可控制備技術(shù)，并將之成功地應(yīng)用于超高溫陶瓷基復(fù)合材料熱結(jié)構(gòu)件的研制。多層超高溫抗氧化涂層技術(shù)的成功開發(fā)，使我國成為國際上少數(shù)掌握該項(xiàng)核心技術(shù)的國家之一。

陶瓷脆，但卻是解決高端材料“卡脖子”的關(guān)鍵

陶瓷，作為華夏文明的象征，不僅承載著五千年的文化積淀，而且有著輕質(zhì)、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。“實(shí)際上我們做陶瓷的人很了解自己所研制的材料，陶瓷的優(yōu)點(diǎn)有很多，但是一提到更高級的應(yīng)用，就會(huì)想到它的缺點(diǎn)——脆?！倍B明說。

為了解決陶瓷“脆”的缺陷，董紹明將纖維引進(jìn)到陶瓷當(dāng)中。經(jīng)復(fù)合后做成的陶瓷基復(fù)合材料就會(huì)變得和金屬、樹脂一樣具有韌性。

塑料扔在火里面一下子就熔化了，而董紹明做的陶瓷基復(fù)合材料則可以兼具強(qiáng)度高和耐高溫的效果，因此在航空航天等領(lǐng)域里有舉足輕重的地位。

針對航空和先進(jìn)核能領(lǐng)域?qū)﹂L壽命、耐腐蝕熱結(jié)構(gòu)材料的迫切需求，董紹明帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了sic/sic陶瓷基復(fù)合材料的研究工作，開發(fā)了sic纖維穩(wěn)定化處理技術(shù)和高致密sic/sic復(fù)合材料的制備技術(shù)，成功制備出高致密sic/sic材料，其力學(xué)性能達(dá)到國際同類材料水平。

目前，不論是軍機(jī)還是民機(jī)，從燃燒室、渦輪外環(huán)到調(diào)節(jié)片、導(dǎo)向葉片，乃至轉(zhuǎn)子葉片，都將大量使用陶瓷基復(fù)合材料。

“材料發(fā)展不夠成熟，是高新技術(shù)發(fā)展短板中的短板”

早在1998年，董紹明曾作為高級訪問學(xué)者前往法國波爾多大學(xué)熱結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，并在那里產(chǎn)生了研發(fā)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的靈感。董紹明說：“回國后我就立志把材料這個(gè)學(xué)科建立起來。剛開始沒有裝備和場地，也沒有充足的經(jīng)費(fèi)，我就東拼一張桌子，西湊一張臺(tái)子，打游擊式地搞科研。沒有實(shí)驗(yàn)裝備，我就自己做?！?/p>

“如果把空間探測、電子信息等等應(yīng)用比作是‘陽春白雪’，我們做材料的經(jīng)常自嘲是‘下里巴人’?！?/p>

董紹明認(rèn)為，材料的發(fā)展不夠成熟，是我國高新技術(shù)發(fā)展短板中的短板。而在材料領(lǐng)域，先進(jìn)陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料耐高溫、耐腐蝕的特質(zhì)，又是其他材料無法比擬的。

“在高新技術(shù)發(fā)展體系，包括航空航天、電子信息、精密機(jī)械、國防軍工、生物醫(yī)藥、新能源、石油化工等領(lǐng)域都涉及到先進(jìn)陶瓷材料的應(yīng)用。先進(jìn)陶瓷材料在耐高溫、耐腐蝕的極端條件下，沒有材料可以替代，因此也成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)支柱。”

未來，向著耐3000度高溫材料的目標(biāo)推進(jìn)

“2000度在過去是個(gè)很高的耐高溫材料門檻，但現(xiàn)在隨著飛行器速度的提高，應(yīng)用端對材料的耐溫能力有了更高的要求。”

董紹明的科研團(tuán)隊(duì)將會(huì)繼續(xù)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)新體系、研制新材料，向著耐受2500度、2800度，甚至3000度的目標(biāo)推進(jìn)。

“工作溫度提升了以后，裝備系統(tǒng)有了依托，從設(shè)計(jì)角度上看它們的性能就會(huì)得到大幅度提升?！倍B明介紹，“例如在航空航天領(lǐng)域，我們經(jīng)常聯(lián)合研發(fā)，他們需要高性能材料支撐發(fā)展，而這些技術(shù)的攻克就需要我們的裝備和技術(shù)創(chuàng)新來解決。材料就要陸續(xù)驗(yàn)證，相信這對我國航空航天裝備的發(fā)展具有歷史性意義。”

時(shí)間緊，任務(wù)重，這也將是董紹明建立實(shí)驗(yàn)室以來又一個(gè)“不回家的春節(jié)”。