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魏炳波:建造地面“太空站” 探寻空间材料的更多可能

作者:侯燕妮  来源:陕西日报  发布时间:2016年09月23日 11:35  

西工大新闻网9月23日电 2016年的陕西省科技创新大会较之往年增加了一个新亮点:首次颁发陕西省基础研究重大贡献奖。西北工业大学魏炳波教授荣获该奖项。

上世纪80年代,魏炳波开始从事金属材料凝固科学与技术和空间材料科学研究,主持创建中国第一个空间材料科学实验室,并建立起以空间材料科学为主要研究方向的全国重点学科。在这一领域,他和他的团队不仅拓宽了材料学科的外延,而且创造多项达到国际先进水平的新技术,为我国空间材料科学在世界上争得了一席之地。他本人也于2011年当选为中国科学院院士。

与空间材料科学的25年情缘

他人生的转折发生在1992年。在结束德国洪堡学者的研究工作后,魏炳波毅然回到母校西北工业大学任教。这时,恰逢国家载人航天“921工程”和国家“863计划”航天领域的空间应用系统部署实施。重大的国家科技发展战略带来重大的国家需求。作为国内航空航天领域的主力院校,西工大拿到的任务是,配合国家的载人航天计划,发展我国自己的空间材料科学。

第一个“拦路虎”是悬浮凝固技术。这一技术不仅是冶金和机械等基础工业的关键技术,而且在航空航天等国防科技领域也有重要需求。由于研究悬浮无容器状态、微或超重力环境和强物理场作用等超常条件下的凝固过程是当时凝固科学技术领域的世界前沿问题,而超常凝固实验设备又与空间科学技术相关,所以欧美诸国拒绝提供给中国。魏炳波的任务就是,突破科学实验研究设备技术瓶颈,建造一个地面“太空站”,使空间材料在地面也可以模拟出太空的效果。

历经10多年努力,魏炳波等人自行研制了电磁悬浮、超声悬浮、静电悬浮、熔体浸浮和自由落体等5种实验设备,建立了一套功能互补的超常条件下金属材料快速凝固实验系统,其技术水平达到国际先进。同时,他们创建的以空间材料科学与技术为主要发展方向的“材料物理与化学”专业学科点也成为全国重点学科。

2013年,陕西省空间材料科学与技术重点实验室“基于静电悬浮的金属材料快速凝固实验系统”科研项目获得国家自然科学基金委“国家重大科研仪器设备研制”专项资助。这个项目将解决金属超常凝固过程面临的一系列科学和技术难题,对现代凝固理论的发展起到推动作用,还有望发展出新的超常凝固技术,同时对改进传统材料制备技术起到理论指导作用。

基础研究的价值时间会解答

提及现在大家普遍关注的3D打印,魏炳波说:“3D打印实际上就是激光快速凝固和现代数控技术的结合。30年前,西工大就有老师做激光快速凝固相关的基础理论研究,谁也不知道会变成现在3D打印主流的技术之一。可以看出,基础理论研究会引领着某个学科领域后续技术的发明。”他强调,这就是基础研究的特点。

魏炳波说,最近十年来,他做的工作可以概括为,研究超常条件下在航空航天领域有重要应用价值的合金材料,实现超常液固相变会遇到哪些科学问题等等。“这些问题如果解决了,可能今后10年或者20年,会给我们的材料工程、产业部门带来新的发展契机。”

在工作之余,魏炳波还非常重视科普。“在一般的条件下,水滴是如何在空气中悬浮起来的?”在他的实验室内,通过超声悬浮设备让水滴在空气中悬浮,这个科学实验已让500多名幼儿园小朋友亲身领略过。魏炳波认为,让孩子们领悟科学的神奇,或许就会在他们心里种下一颗科学的小种子。

近些年,魏炳波先后在空间材料方面取得了8项国际领先水平和国际先进水平的成果,荣获1997年国家发明二等奖、2003年国家自然科学二等奖,获省部级科技进步一等奖5项和二等奖2项。然而,在众多荣誉面前,他总是不忘团队、不忘集体。

对于这次获奖,魏炳波感言,这体现了省委、省政府对基础理论研究的重视,对新兴学科的敏感。“一个人的能力很渺小,离开了国家的重大需求很难成事。九十年代初期,国外同行业的专家来陕西都去看兵马俑,不屑于和我们合作,现在他们很乐意到西工大来开展实质性合作研究。这说明我们的基础理论研究确实走到了若干领域的国际前沿。我相信,这个奖项的设立,会进一步促进陕西省在国际学术前沿创造出更多的、让世界关注的新成果。”

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