我國(guó)自主研發(fā)測(cè)試儀器打破歐美技術(shù)壟斷

　　在我國(guó)陶瓷制作工藝中，軟軟的陶泥在高溫?zé)浦?，就?huì)變成硬度較高的精美陶瓷;在日常生活中，如果用塑料勺炒菜，遇到高溫塑料會(huì)慢慢變軟。這可能是我們對(duì)溫度會(huì)影響材料力學(xué)性征最樸素的認(rèn)知，但是什么類型的材料在什么溫度和強(qiáng)度下，會(huì)發(fā)生怎么樣的變化我們似乎還一知半解。

　　在重慶大學(xué)航天航空學(xué)院教授李衛(wèi)國(guó)眼里，這些材料力學(xué)行為隨溫度的演化都可以用理論模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。他的最新研究成果是，在明確溫度這一單一變量的狀況之下，就可以預(yù)測(cè)出相關(guān)材料的力學(xué)行為和強(qiáng)度性能，其成果被國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為是該領(lǐng)域的重大突破，為進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)航空航天、能源及核工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

　　創(chuàng)造性提出無(wú)擬合參數(shù)的“溫度相關(guān)性理論模型”

　　隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，拓展服役條件的需求愈發(fā)強(qiáng)烈，材料在超常條件下的性能成為研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。拿航空航天領(lǐng)域來(lái)講，飛行器在高速運(yùn)行時(shí)溫度可達(dá)3000攝氏度以上，那么在這樣的高溫條件下，什么樣的材料才能滿足這么苛刻的使役需求，以及其力學(xué)行為會(huì)發(fā)生怎樣的變化?這些問(wèn)題都一直困擾著科研工作者，也制約著我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

　　李衛(wèi)國(guó)自2005年在清華大學(xué)做博士后研究工作起，便開始從事超高溫極端條件下固體力學(xué)行為與強(qiáng)度理論的研究?！澳菚r(shí)候，我國(guó)還沒有建立起材料性能和相關(guān)溫度之間的定量關(guān)系，要測(cè)試一個(gè)材料在什么溫度下會(huì)發(fā)生斷裂或者變形，只能靠實(shí)驗(yàn)?！崩钚l(wèi)國(guó)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)不僅耗時(shí)耗力，最為關(guān)鍵的是成本太高。之后，建立基于物理機(jī)理的高溫強(qiáng)度理論預(yù)測(cè)模型成了李衛(wèi)國(guó)最大的課題。

　　為了攻克這一難題，李衛(wèi)國(guó)搜集整理了各類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，夜以繼日地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類分析。經(jīng)過(guò)不懈努力，創(chuàng)造性地提出了材料性能溫度相關(guān)性建模思想，突破了溫度對(duì)現(xiàn)有強(qiáng)度理論模型的禁錮，并首次針對(duì)超高溫陶瓷材料建立了不包含任何擬合參數(shù)的溫度相關(guān)性斷裂強(qiáng)度理論表征模型。

　　無(wú)擬合參數(shù)意味著什么?諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者列夫·達(dá)維多維奇·朗道說(shuō)過(guò)：“一個(gè)模型的價(jià)值隨它包含的擬合參數(shù)的數(shù)目成指數(shù)級(jí)下降”。李衛(wèi)國(guó)教授提出的模型，不需要任何擬合參數(shù)，突破了原有高溫理論模型對(duì)于擬合參數(shù)的需求，大大降低了研究高溫力學(xué)行為的實(shí)驗(yàn)難度，同時(shí)提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

　　自主研發(fā)測(cè)試儀器打破歐美技術(shù)壟斷

　　說(shuō)起全世界的航天事業(yè)，總是不能忽略偉大而悲愴的哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)。1981年首次發(fā)射，揭開了世界航天史上新的一頁(yè)。2003年2月1日，哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)在經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)產(chǎn)生了高達(dá)1400攝氏度的熱空氣，致使機(jī)翼出現(xiàn)裂隙，超高溫氣體進(jìn)入機(jī)體，最終在空中爆炸解體，7名宇航員全部遇難。而哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)使用的熱防護(hù)材料正是由陶瓷材料構(gòu)成的。

　　近年來(lái)我國(guó)對(duì)飛行器熱防護(hù)材料強(qiáng)度的研究從未間斷過(guò)，但仍然存在很多亟待解決的難題?！疤貏e是歐美等國(guó)家的技術(shù)壟斷，讓我們更加迫切希望在這一領(lǐng)域擁有屬于自己的技術(shù)。”為此，李衛(wèi)國(guó)開始了漫漫“取經(jīng)路”。

　　在諸如航空航天、能源勘測(cè)等領(lǐng)域，材料所經(jīng)受的超長(zhǎng)環(huán)境是復(fù)雜多變的，可能是高溫狀態(tài)，也可能是極寒溫度，可能氧氣富足，也可能氧氣稀薄。鑒于此，在之前提出的“溫度相關(guān)性強(qiáng)度模型”的基礎(chǔ)上，李衛(wèi)國(guó)研制了一種測(cè)試儀器，通過(guò)建立三個(gè)不同的環(huán)境模塊，讓試件在不同的環(huán)境模塊間切換，以此來(lái)模擬復(fù)雜熱沖環(huán)境對(duì)材料的影響。

　　現(xiàn)在，在李衛(wèi)國(guó)團(tuán)隊(duì)的努力下，測(cè)試版儀器已經(jīng)完成?！敖酉聛?lái)，我們將通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行完善改進(jìn)，希望研制出能夠測(cè)試各種復(fù)雜環(huán)境的儀器，助力我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展?！崩钚l(wèi)國(guó)表示，這一設(shè)備的研制，將會(huì)廣泛應(yīng)用于對(duì)熱障材料、環(huán)境障涂層的性能檢測(cè)，相當(dāng)于為高溫材料應(yīng)用又增加了一道保障?！罢娼鸩慌禄馃挕?，經(jīng)過(guò)這樣高標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試檢測(cè)能保持原有性能的高溫材料，才能經(jīng)得住現(xiàn)實(shí)復(fù)雜沖擊環(huán)境的考驗(yàn)，為國(guó)家航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域提供安全保障。