8月23日至24日，由浙江省科创新材料研究院主办的2019年使役条件下材料结构和性能学术研讨会在杭州桐庐召开。多位院士以及来自浙江大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学等全国多所高等院校、科研院所的专家学者等160余人参加了本次会议。
高端制造领域的关键技术如何突围？为什么如今很多从实验室里走出来的材料却无法用于实际工程中？在这场院士专家的智慧交锋中，很多问题都可以找到答案。
从微结构研究到宏观材料应用尚有距离
“我国在新一代信息技术、航空航天装备、海洋工程等高端制造领域快速发展，但背后的一个现实是，上游关键技术始终受人掣肘，国产化率、自给率不高。关键战略材料的国产化迫在眉睫。”中国科学院院士、浙江大学材料科学与工程学院教授、浙江省科创新材料研究院院长张泽院士说。
在张泽院士看来，目前国内对材料纳米层级的研究很多，但对于处在应用领域的宏观材料研究却十分欠缺，这正是制约我国高端制造业发展的一大因素。
“从纳米层次到宏观材料，从实验室到工程应用，我国的材料学研究尚有一段路要走。”中国科学院院士、北京理工大学教授方岱宁说。
而要让实验室中的材料真正用到具体工程实践中，实现在高端制造业上的突围，材料的好用、耐用、安全等性能便是重要前提条件。
因此，在诸多院士专家看来，材料使役条件的研究正是其中关键一环。
什么是材料的“使役条件”？其实，所谓“使役”，指的正是材料的使用与服役。“把使役条件下材料的每一个参数都研究透彻，才能让材料在之后的使用中真正经得起考验。”张泽院士说。
这一观点得到了不少院士专家的认可。
“在土木工程学科有句老话，没有材料，结构就是空的；在材料学科则可以说，材料性能取决于结构，其中精细化研究必不可少。”中国科学院院士、浙江大学教授陈云敏长期从事土木工程中的岩土工程研究，对于从微观结构到宏观工程的材料研究，有着深切感受。
“科学与工程并不矛盾，两者兼顾，才能让材料研究在攻克卡脖子技术上有所贡献。”中国科学院金属研究所研究院马秀良说。
高端制造业材料研究是道“精细菜”
说起材料的使役条件研究，张泽院士想起了美国在研制F-22和F-35战斗机发动机材料过程中的一段故事。
对于飞机发动机来说，涡轮叶片材料的热处理性能十分关键。F-22和F-35的涡轮叶片使用的材料是第三代镍基高温合金。而作为合金，解决高温条件下成分不均匀的问题是件必要又很棘手的事。
“为了解决这个问题，研发团队在50℃的条件下，用了10个步骤，折腾了50个小时。”张泽院士说，像飞机等先进制造行业里，每一步都需要科学数据支撑，容不得一点误差。“用做菜来比喻，飞机发动机制造是道精细菜，像日常所说的‘文火炖煮，施盐少许’之类的笼统措辞，是远远不够的。”
在张泽院士看来，材料的使役条件研究，温度、力、气体、时间等各项参数都是必不可少的。
好在，如今对于这样的材料精细化参数的研究，也正在引起科学家们的重视。
“材料微结构研究与材料条件研究的不平衡，需要重点调控。”中国科学院院士、中国科学院物理研究所研究员沈保根说，过去，自己在研究工作中很少考虑材料怎么用、在哪些条件下使用的问题，但其实这些问题对于材料的性能有着重要影响。
“以我现在所做的永磁研究为例，它在压力下的使用，在低温或耐腐蚀条件下的使用，其实都是需要加以考虑并细化验证的。”沈保根院士说，现在他在做的磁性功能材料与器件应用的结合，正是一种很好的实践。
而在陈云敏院士与团队正在做的超重力离心模拟与实验装置国家重大科技基础设施的建设中，同样有着相关实践。陈云敏院士说，在超重力离心模拟与实验装置的6个实验舱中，有一个正是用于材料领域的研究。
（离心加速度达到150倍重力加速度的超重力离心机“ZJU400”。）
“从材料到器件，其中有很多因素需要考虑，如在活跃环境下材料的性能如何变化等。因此，在实验舱里，我们的研究正是将材料的使役条件等一系列因素都结合起来在做相关研究，这样未来才能让这些材料在关键领域真正发挥出作用。”陈云敏院士说。