铜是人类社会应用的最古老的金属,人类历史从原始走向文明就是以石器时代向青铜时代转变为标志的。铜最显著的特点就是具有高导电性、高导热性和耐腐蚀性。但铜的强度低,如何在保持铜高导电、高导热的固有特性的同时,提高其强度,并开发出其它奇异功能,一直是中南大学铜合金研究所和电子封装研究所师生们努力的目标。 我国是铜加工世界大国,年产量已达400余万吨,但高性能铜合金仍依赖进口。有色金属材料研究是中南大学特色之一,我们有责任在发展我国高性能铜合金技术中贡献自己的一份力量。材料物理与化学学科为了促进高强高导铜合金和高导热、低膨胀铜合金研究开发,创建了“铜合金研究所”和“电子封装材料研究所”,经多年发展,形成了拥有4名博士生导师,5名副教授,20多名职工和30余名博士生、硕士生的铜合金研究队伍,并拥有2000平方米的专用实验室和1000余万元的先进研究装备。 “坚持科学研究与先进铜合金材料开发相结合、坚持科学研究和高层次人才培养相互促进一直是我们工作的指导原则,我们的两个研究所都是这样从无到有、自力更生发展起来的。”电子封装材料研究所所长、博士生导师王志法教授这样说。走进研究所,这里机器隆隆,新产品试制正在紧张地进行着。王志法教授介绍说,铜导热性好,但热膨胀系数大,他们正在利用复合材料新技术使铜变成导热性好、热膨胀也小的新材料,以满足现代化微电子工业芯片封装的需要。他们还在进行其它新兴封装材料的研究。“这里的学问很大,我们就是要将相互矛盾着的物理性能在同一种材料中统一起来,我们的研究已经使导热性和热膨胀性能的矛盾、高弹性与高减震性能的矛盾在铜合金中得到了统一,形成了一系列高强度、高导热、低膨胀的新材料,我们不但要在实验室样品中将这些矛盾统一起来,而且还要形成产品,批量进行生产。科学研究的目的并不仅仅是为了拿奖、出论文,更重要的是要使知识创新为国民经济发展服务。”的确是这样的,王志法教授的研究不但满足了我国一些重大工程技术发展的需要,还形成了一条年产值近千万元的中试生产线。 “你见过高温不软化的铜吗?我们现在研究的就是这种高温下不软化的弥散强化铜。”在电镜室里记者碰到了正在全神贯注地做实验的汪明朴教授和副教授李周博士,记者好奇地凑向图像分析系统的荧光屏,“这就是弥散强化铜合金的微观组织,我们在‘863’计划的支持下,运用纳米技术、快速冷凝技术在铜中原位生成了纳米陶瓷粒子,就是这种纳米粒子使铜不仅强度高、烧不软,而且仍保持高导电性。”李周博士说,铜合金研究所已研究出了一系列这种弥散强化的纳米铜合金,这些铜合金不但具有高强高导性能,有的还具有高弹性、高减震、耐磨、耐热、形状记忆等功能,它们已分别应用于微波通讯、电真空、耐热高弹性器件、真空高压开关和自动控制等高技术领域。其中一个系列铜合金已在铜合金研究所实现了中试生产,成为我国轨道交通新型动力———大功率异步牵引电动机的关键材料,并成功应用于我国广深高速铁路、广州、上海、南京、北京、武汉等多座城市的地铁、轻轨等重大工程中。中试生产不但为学科发展注入了资金,而且解决了国家发展的急需。这一新型铜合金的研制,耗费了铜合金研究所师生大量心血。多少个日日夜夜,师生们吃在试制车间,睡在试制车间,心中想的就是我国高速轨道交通的急需,辛勤的汗水终于换来了成功的喜悦。“高速轨道交通用铜合金研究与应用开发成功,打破了国外的技术垄断,原来我国进口一台牵引电动机,需外汇十几万美元,现在自己生产,一台电机仅十几万元人民币,关键新材料的开发功不可没。”李周博士深有体会地说。材料学院的先进铜合金技术不但能在本院开花结果,而且在企业中也产生了显著的经济效益。 “科学研究与高层次人才培养是相互促进的,科研为高层次人才培养提供了条件,高层次人才在培养过程中不但受到了科研实战训练,而且推动了科研工作本身的发展。研究生,特别是博士生本身就是一支高素质的科研生力军,我们许多新技术都是博士生在导师指导下开发出来的,这些新技术、新知识又成为了本科教学丰富的素材,提高了本学科的办学水平。”材料物理与化学学科首席教授尹志民这样说。据尹教授介绍,该学科不但在先进铜合金科学研究上获得了一系列国家和省部级科技奖励,而且在科研与人才培养互动方面还获得了一项国家教学成果二等奖,学科本身也发展成了国家重点学科。尹志民教授满怀信心地说:“中南大学已提出了建设创新型大学的远大目标,我们还要加倍努力,不断实现知识创新和技术创新,开发出更多的性能更加优异的铜合金,让这一古老金属重放异彩,以满足我国经济发展和国家安全的需要,同时也促进学科自身发展。”