日前，哈尔滨工业大学材料学院教授，金属基复合材料国家地方联合工程实验室主任武高辉围绕金属基复合材料应用领域、发展前景及人才培养等方面接受采访。

图为1998年武高辉在实验室

新华网：您研究的金属基复合材料有何性能特征，目前主要应用于哪些领域？

武高辉：金属基复合材料与大众熟知的合金材料不同。合金是通过在纯金属中加入其他化学元素，从而达到提高强度、塑性的目标。例如，在铝中加入适量的铜、镁、硅元素可将纯铝的强度提高。但是，添加合金元素的方式对材料的弹性模量、导热性、膨胀系数等物理性能改变效果不显著。为了大幅改善材料性能，科学家经过反复试验，在铝合金中加入陶瓷、碳等异质材料，形成铝基复合材料，有效地解决传统合金难以应对的挑战。近年来，金属基复合材料在电子产品小型化、智能化的强烈需求牵引下，快速向广阔的民用市场渗透。以常用的手机和笔记本电脑为例，采用铝基或镁基复合材料做外壳或内部支撑结构，可以减轻重量并大幅提升产品的结构刚度和耐用性。

新华网：您率领团队成功设计制造二十余种金属基复合材料，在此过程中面临并攻克了哪些技术难点？

武高辉：最难的是材料制备，制备技术有两个关键难点，一是要尽可能减少材料中的孔隙。陶瓷粉末堆积的预制体中有空气，如果空气残留到复合材料中，不仅会造成气孔缺陷，气体的压缩应力释放更会导致材料撑裂。二是抑制陶瓷增强体与金属基体合金的不良界面反应。一旦生成有害界面反应产物，材料无法使用。为了减少材料中的孔隙，历经多次试错，我们设计了一套实验装置，发现金属溶液在非润湿的陶瓷微米孔隙中的浸渗流动规律，在此过程中反复试验大约300多次，经历6年多的时间，研发出“自排气压力浸渗技术”，实现致密度接近100%的铝基复合材料。金属基复合材料的界面问题是研究的难点和关键，我们所用的无机非金属材料，如陶瓷材料、碳化硅、碳纤维、金刚石等，跟铝都有一些有害界面反应，一旦发生有害界面反应，材料性能衰减，所以必须解决界面反应问题。我们研发出简捷的界面反应控制方法。首先改变合金成分，控制反应热力学条件，同时降低制造温度、缩短复合时间，控制反应的动力学条件，采用绿色可靠和低成本的方式解决了界面反应难题。

新华网：金属基复合材料研究在起步阶段曾被不少人认为“前途未卜”，您当时为何坚定地选择了这个方向？您认为金属基复合材料的研究对于推动新材料领域的发展具有怎样的意义和价值？

武高辉：我很幸运自1981年撰写本科毕业论文时起就开始金属基复合材料研究，是国内最早开始研究的人员之一，亲身参与了我国金属基复合材料发展的过程。国外在金属基复合材料研究方面比我们发展的更早，惯性器件的精度也更高。开始做金属基复合材料的时候有人认为这种材料没用。但我认为随着装备的发展，装备性能功能的进步必然对材料有新的要求。金属基复合材料的发展前景是十分好的，复合化的方法是实现“超常性能”最有效的实施路径。新材料的出现极大地促进了新生技术、新一代产品的升级换代。能一直坚持把这事做起来，一方面是在需求的强大动力之下，另一方面，也离不开诸多资深专家与学者的鼎力相助与鼓励支持。如今，我们研发的材料也在引领材料技术的发展。

新华网：面对新一代装备需求，您认为未来金属基复合材料的制备以及性能可以探索突破的方向有哪些？

武高辉：由于金属基复合材料有着超越传统合金性能极限的潜力，在未来新材料领域中，在超高温、强辐照、极端载荷等严苛环境面前，这种复合材料应用前景广阔。举一个例子，飞行器在穿越大气层时，其最前端的鼻锥要经受3000℃高温有氧环境，过去用碳材料，会氧化烧蚀，不满足设计要求。我们团队通过实验，用熔点仅为660℃的铝加入石墨中，利用铝易于高温氧化的特点，消耗掉边界层的氧元素，形成无氧环境，从而在2900℃、40秒的烧蚀条件下，其抗烧蚀性能较碳材料提高了1个数量级，而成本下降80%。

金属基复合材料在带来卓越性能提升的同时，也面临巨大挑战，尤其是成本问题和回收利用问题。因此，金属基复合材料未来的发展方向是高性能、低成本、绿色制造。这就需要探索新的制备工艺和方法，降低材料制造成本，并采用材料基因组、人工智能的手段来提升性能设计水平。同时，在大力推广这种高性能材料以解决当前需求时，也必须关注其全生命周期对环境影响，要从材料研发之初就重视绿色制造和再生利用问题，积极研发可回收的解决方案，保持可持续发展。

新华网：对于新一代青年科技工作者，您认为他们应如何主动将个人的学术探索对接国家需求，涵养和传承科学家精神？

武高辉：我觉得这是一个非常重要的问题，科学探索要有兴趣、要有激情，我们的年轻一代科技工作者需要思考怎样把自己的工作重心，兴趣爱好和学术专长跟国家的需求紧密结合起来。我认为我们每个人都想创新，而创新的源泉主要来源于两个，一个是国内外的学术动向，还有一个是工程的需求，这就是实实在在的学术前沿问题。我们从这些问题入手，做我们的基础研究和应用研究，这样的创新激励对我们工科院校的教师学生来说是更为重要的，我们这么多年也是这么走过来的。

科研有道，每个人的道都不同，以我个人为例，我的道就是把个人兴趣和国家需求结合起来，以满足国家需求为己任。试想一下，自己有动手能力的特长，还能在国家的支持下，结合国家实际需求研发新材料，何乐而不为。