去年的某一天，“陶鋁”一詞突然火遍了我的朋友圈。關于陶鋁材料和王浩偉老師團隊的文章登上了幾家主流的媒體。這預示著這種新材料以“陶鋁”的名稱走入了廣大民眾的視野，也說明該材料的產業化進程進入了一個新的篇章。
陶鋁是一種納米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料，又名納米陶瓷鋁合金，由上海交通大學以周堯和院士、王浩偉教授為代表的五代“材料人”合力攻堅30年研發而成，具有完全自主知識產權，是具有國際領先水平的顛覆性原創設計。
早在本科時，我就學習過王浩偉老師講授的課程。在諸多專業課程的教師中，王老師屬于最受歡迎的幾人之一。那時的專業課似乎沒有如今如此之多的條條框框，于是在課堂上，老師們的風格更為彰顯。有的老師沉迷于數學推導，變換間迸發的火花令他們喜形于色。有的老師喜歡引經據典，帶著對先輩的虔誠諄諄布道。王老師的風格則比較接地氣，夾敘夾議地將書本內容與實踐案例有機結合，讓人產生我上我也行的莫名信心。也就是在這個課程中，我第一次接觸到了“原位自生”的概念。當然，本著學生的呆氣，當時也只是贊嘆了一下這個杰出的思想。至于如何工程實現，是否能夠工業推廣，本不是那個時代的我能夠想到的問題。
而后畢業、工作，雖在同一個學院，但因方向不同，與王老師的團隊并沒有什么交集。直到2009年的到來。那一年，我的工作變更，來到學院的公共測試平臺，從此力學測試結下了不解之緣。從此在工作中時常與王老師團隊的老師和學生們接觸，接觸中了解到他們依然從事著各類鋁基材料的制備研發。其中的一大類便是如今“陶鋁”的前身。
“陶鋁”在研發過程中并不叫做“陶鋁”，事實上我也是在那些新聞中第一次讀到這個名字。不過這個名字起得非常巧妙，朗朗上口且表達準確。它是鋁又不是純粹的鋁，一個“陶”字點明了它的另一半基因。在材料學科中，陶瓷指的是無機非金屬材料，他們與金屬材料、高分子材料一起構成了材料的三大門類。陶瓷的特征是高硬度和高熔點，金屬則以塑性及導熱導電見長。
人類很早就開始燒陶制瓷，博物館中的碟碟碗碗記述著那段輝煌。然而隨著青銅的出現，金屬漸漸受寵，它們更易加工且不易破碎。鋼鐵的登場近乎一統山河，不但陶瓷，其他金屬合金也被壓制了上千個年頭。工業革命使鋼鐵的輝煌達到巔峰，而其開啟的產業革新也讓一些全新的領域紛紛崛起。隨著科學技術的飛速發展，鋁、鎂、銅、鎳、鈦等合金終于在新的領域里找到了做主角的機會。而這一期間，陶瓷也不甘寂寞，不但在功能材料領域中大放異彩，在金屬無能為力的高溫領域也彰顯著自己獨特的魅力。
隨著科技的進步，人們對于材料的期望也變得愈發苛刻。相關需求從簡單的一兩個關鍵詞變得長篇累牘。強度、硬度、屈強比，高溫、低溫、耐腐蝕，彎曲、扭轉、泊松比，蠕變、疲勞、內應力……當材料的應用標準由經濟適用變為私人訂制，新材料的研發也變成了濃妝淡抹后的姻緣難求。于是乎，一些全新的加工方法粉墨登場，各種改性理論也紛紛出臺。這其中，便有人把目光再次移回原點，希望通過陶瓷與金屬的結合獲得恰當的性能。
在金屬中加入陶瓷是很容易想到的方法，既不失金屬的柔韌又可通過陶瓷增強。這一流派被稱為金屬基復合材料，也正是我院擅長的方向之一。復合材料的理念最初來自纖維增強塑料，引入金屬后大家也從纖維著手研究。碳纖維以優異的力學性能占據增強體的半壁江山，而納米材料的研究催生出增強體百花齊放時代的降臨。無論采用何種材料與形狀的增強體，一個問題始終揮之不去，那就是增強體與基體間如何完美結合。在實驗中我偶爾會見到屈服前斜率陡然偏轉的拉伸曲線，這時我便會問一下這是不是復合材料。若學生一臉茫然我便會補充一句，在這個點增強體與基體已經產生了裂痕。解決這一問題也有許多不同的思路，不過若能讓陶瓷從金屬中長出那么結合自然就不再是問題。
陶瓷與金屬雖然性質不同，卻可相互轉化。通過冶金可以從礦物中提取金屬，而通過化學反應也可以由金屬生成陶瓷。它們正像是材料中的陰陽兩極，彼此相對卻又彼此相生。不禁讓人想起了三十六計中的瞞天過海：陰在陽之內，不在陽之對，太陽，太陰。
其實在傳統的熱處理工藝中便已蘊含著這樣的意味。以大家比較熟悉的鋼鐵為例。鐵碳相圖是材料學科中的經典，與鐵相對在另一端的便是鋼中的強化相滲碳體Fe3C。通過不同的熱處理工藝我們可以控制滲碳體的形態和分布，從而使鋼得到我們需要的性能組合。于是我們聽到所謂的調質處理，正是陶瓷（滲碳體）與金屬（鐵）的轉化使得性能在一定范圍內成為可調。
聊聊“陶鋁”
原位生成的陶鋁材料其實也是類似的思路，只是其中的增強體并不像滲碳體那么自然而然。從這個意義上看，陶鋁之于鋁正如鋼之于鐵，其應用推廣或者才剛剛開啟了它的萬里征途。不同組分的鋁合金都會有對應的陶鋁材料，而同種陶鋁的性能也隨工藝變化而存在著一定的調質空間。在鋼鐵中還存在著另一種不同的轉化，通過化學熱處理讓鋼的表面生成一層硬硬的陶瓷。沿著這個思路或者又可以開啟另一類陶鋁材料。與前者相比恰如武功中的內家與外家。說來王老師也是位武林高手，一手太極打得是爐火純青。太極講究剛柔并濟，以內家為基礎最終內外兼修。如今鋼鐵的加工正是這樣，每件成品都由內而外步步為營。或者陶鋁的未來也是如此，畢竟較之應用了數千年的鐵器，鋁的發展不過才一兩百年。也許我們今天就見證了這段歷史，見證了一類偉大材料的揚帆起航。
陶鋁是一種納米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料，又名納米陶瓷鋁合金，由上海交通大學以周堯和院士、王浩偉教授為代表的五代“材料人”合力攻堅30年研發而成，具有完全自主知識產權，是具有國際領先水平的顛覆性原創設計。
早在本科時，我就學習過王浩偉老師講授的課程。在諸多專業課程的教師中，王老師屬于最受歡迎的幾人之一。那時的專業課似乎沒有如今如此之多的條條框框，于是在課堂上，老師們的風格更為彰顯。有的老師沉迷于數學推導，變換間迸發的火花令他們喜形于色。有的老師喜歡引經據典，帶著對先輩的虔誠諄諄布道。王老師的風格則比較接地氣，夾敘夾議地將書本內容與實踐案例有機結合，讓人產生我上我也行的莫名信心。也就是在這個課程中，我第一次接觸到了“原位自生”的概念。當然，本著學生的呆氣，當時也只是贊嘆了一下這個杰出的思想。至于如何工程實現，是否能夠工業推廣，本不是那個時代的我能夠想到的問題。
而后畢業、工作，雖在同一個學院，但因方向不同，與王老師的團隊并沒有什么交集。直到2009年的到來。那一年，我的工作變更，來到學院的公共測試平臺，從此力學測試結下了不解之緣。從此在工作中時常與王老師團隊的老師和學生們接觸，接觸中了解到他們依然從事著各類鋁基材料的制備研發。其中的一大類便是如今“陶鋁”的前身。
“陶鋁”在研發過程中并不叫做“陶鋁”，事實上我也是在那些新聞中第一次讀到這個名字。不過這個名字起得非常巧妙，朗朗上口且表達準確。它是鋁又不是純粹的鋁，一個“陶”字點明了它的另一半基因。在材料學科中，陶瓷指的是無機非金屬材料，他們與金屬材料、高分子材料一起構成了材料的三大門類。陶瓷的特征是高硬度和高熔點，金屬則以塑性及導熱導電見長。
人類很早就開始燒陶制瓷，博物館中的碟碟碗碗記述著那段輝煌。然而隨著青銅的出現，金屬漸漸受寵，它們更易加工且不易破碎。鋼鐵的登場近乎一統山河，不但陶瓷，其他金屬合金也被壓制了上千個年頭。工業革命使鋼鐵的輝煌達到巔峰，而其開啟的產業革新也讓一些全新的領域紛紛崛起。隨著科學技術的飛速發展，鋁、鎂、銅、鎳、鈦等合金終于在新的領域里找到了做主角的機會。而這一期間，陶瓷也不甘寂寞，不但在功能材料領域中大放異彩，在金屬無能為力的高溫領域也彰顯著自己獨特的魅力。
隨著科技的進步，人們對于材料的期望也變得愈發苛刻。相關需求從簡單的一兩個關鍵詞變得長篇累牘。強度、硬度、屈強比，高溫、低溫、耐腐蝕，彎曲、扭轉、泊松比，蠕變、疲勞、內應力……當材料的應用標準由經濟適用變為私人訂制，新材料的研發也變成了濃妝淡抹后的姻緣難求。于是乎，一些全新的加工方法粉墨登場，各種改性理論也紛紛出臺。這其中，便有人把目光再次移回原點，希望通過陶瓷與金屬的結合獲得恰當的性能。
在金屬中加入陶瓷是很容易想到的方法，既不失金屬的柔韌又可通過陶瓷增強。這一流派被稱為金屬基復合材料，也正是我院擅長的方向之一。復合材料的理念最初來自纖維增強塑料，引入金屬后大家也從纖維著手研究。碳纖維以優異的力學性能占據增強體的半壁江山，而納米材料的研究催生出增強體百花齊放時代的降臨。無論采用何種材料與形狀的增強體，一個問題始終揮之不去，那就是增強體與基體間如何完美結合。在實驗中我偶爾會見到屈服前斜率陡然偏轉的拉伸曲線，這時我便會問一下這是不是復合材料。若學生一臉茫然我便會補充一句，在這個點增強體與基體已經產生了裂痕。解決這一問題也有許多不同的思路，不過若能讓陶瓷從金屬中長出那么結合自然就不再是問題。
陶瓷與金屬雖然性質不同，卻可相互轉化。通過冶金可以從礦物中提取金屬，而通過化學反應也可以由金屬生成陶瓷。它們正像是材料中的陰陽兩極，彼此相對卻又彼此相生。不禁讓人想起了三十六計中的瞞天過海：陰在陽之內，不在陽之對，太陽，太陰。
其實在傳統的熱處理工藝中便已蘊含著這樣的意味。以大家比較熟悉的鋼鐵為例。鐵碳相圖是材料學科中的經典，與鐵相對在另一端的便是鋼中的強化相滲碳體Fe3C。通過不同的熱處理工藝我們可以控制滲碳體的形態和分布，從而使鋼得到我們需要的性能組合。于是我們聽到所謂的調質處理，正是陶瓷（滲碳體）與金屬（鐵）的轉化使得性能在一定范圍內成為可調。
聊聊“陶鋁”
原位生成的陶鋁材料其實也是類似的思路，只是其中的增強體并不像滲碳體那么自然而然。從這個意義上看，陶鋁之于鋁正如鋼之于鐵，其應用推廣或者才剛剛開啟了它的萬里征途。不同組分的鋁合金都會有對應的陶鋁材料，而同種陶鋁的性能也隨工藝變化而存在著一定的調質空間。在鋼鐵中還存在著另一種不同的轉化，通過化學熱處理讓鋼的表面生成一層硬硬的陶瓷。沿著這個思路或者又可以開啟另一類陶鋁材料。與前者相比恰如武功中的內家與外家。說來王老師也是位武林高手，一手太極打得是爐火純青。太極講究剛柔并濟，以內家為基礎最終內外兼修。如今鋼鐵的加工正是這樣，每件成品都由內而外步步為營。或者陶鋁的未來也是如此，畢竟較之應用了數千年的鐵器，鋁的發展不過才一兩百年。也許我們今天就見證了這段歷史，見證了一類偉大材料的揚帆起航。
