在连续空缺6年后，国家技术发明奖一等奖3月28日“花落两家”———中南大学黄伯云及其课题组的“高性能炭／炭航空制动材料的制备技术”和西北工业大学张立同及其科研团队的“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”双双摘取2004年度技术发明奖的最高奖项。这是我国材料科学领域的新突破，也让人们对此产生浓厚兴趣，它们是怎样生产的？有何应用……

●小小刹车片事关国家安危

每天，在浩瀚无垠的天空中，不知有多少架飞机在飞翔着，但是，一般人不知道，这高高飞翔着的进口大型客机中，有一个部件受着卖方的牵制。这个部件，就是用“炭／炭”复合材料制成的飞机起降、滑行需要的刹车副。

什么叫刹车副？通俗点说，就是刹车片。飞机是摩擦刹车，刹车材料要求能耐得住1000多度的高温。过去，所有飞机的刹车副都是金属材料制成的，其耐高温性、比重以及使用寿命等都不理想。于是，20世纪80年代，英、法、美三国先后研制出高性能“炭／炭”航空制动材料。用这一新型材料制成的刹车副，现在已被广泛应用于欧美民航和军用飞机。

我国的飞机中使用“炭／炭”刹车副的，已逐步增至50％左右。这东西好是好，但它是一种易耗品，一般一年就要换一次。一架波音757一次要换72盘，仅民航大型客机，全国每年就要进口1万多盘。而且价格贵，一年下来，要花去国家数亿元的外汇。不仅如此，人家对制造技术和方法还高度保密———每卖一副新盘，要把旧盘先收回去！更重要的是，在航空航天飞行器上，使用“炭／炭”材料做关键部件的越来越多了，“炭／炭”被人家垄断，我国的航空战略安全和国防安全，就受到严重影响甚至威胁了！

●黄伯云领衔攻关

1986年，原中南工业大学粉末冶金研究所的研究人员成立了“高性能炭／炭航空制动材料的制备技术”课题组，开始了艰难的起步。黄伯云1969年毕业于中南矿冶学院，留校从事教学工作，1980年赴美留学，1988年从美国回来。回国不久，黄伯云被任命为当时的中南工业大学粉末冶金研究所所长。

据了解，这里的两个“炭”，并不是一回事。第一个“炭”指的是炭纤维，第二个“炭”说的是炭基体。“炭／炭”材料，就是通过高温，让碳原子在炭纤维编成的“炭毛坯”里有序排列。用黄伯云的话来说，如果炭纤维是钢筋的话，碳原子就如同混凝土，混凝土里有钢筋建成的房子才牢固结实。此道理用到“炭／炭”上，就是说，炭纤维必须“增强”进碳原子，才能达到耐高温、耐摩擦等效果。这话听起来好像很简单，扎钢筋浇混凝土，谁不会啊？道理好像是一回事，真正做起来就完全不是那么回事了。首先，相当于人头发丝十分之一粗细的炭纤维，要像编织毛衣一样编成“炭毛坯”，如何编？横向纵向还是斜向？其次，“炭毛坯”要放进一个特制的炉子里，像传说中的“太上老君”炼丹一样，通过高温将碳原子有序地排列到“毛坯”中，这“太上老君”的炉子如何制？特别是要让碳原子按照人的意志“有序”排列，简直就像在大海里捞针一样不可思议。

●屡败屡战终为胜

果然，在黄伯云和他的课题组的探索中，一系列挫折接踵而来。开始烧制出来的样品，是一堆他们自己都看不懂的黑团团。于是再实验，结果又失败。1999年夏天，黄伯云与同事们选出几盘样品，到桂林、襄樊两个基地进行刹车检测实验，非常遗憾，第一次检测实验失败了。在强度、性能等方面，都比国外产品差了许多。

天道酬勤，经过反复多次的调整、实验，终于，问题的症结找到了。原来，测试时“炭／炭”不过关，最主要的原因还是碳原子在作怪。

弄清了原因所在，解决起来就相对容易多了。一个“逆定向流———径向热梯度沉积热解炭技术”的发明也应运而生，终于能在大炉子里让碳原子听话了。2001年11月，第三次到桂林做试验，计算机屏幕上良好的曲线清晰地显示在人们面前：成功了！

飞机减重是以克来计算的，越重越耗油。全部采用我国炭／炭复合材料刹车副的中型飞机，要比使用金属刹车副时轻300公斤以上，使用寿命更是长4倍，飞机降落时刹车距离可以大幅缩短。