金属材料科学家造出太空锅，获国家技术发明一等奖

从零开始 造一口太空中用的“锅”

1992年, 中国载人航天工程正式立项, 那时28岁的魏炳波刚从德国结束合作研究, 回到西北工业大学任教, 他站在实验室里, 面对空荡荡的桌面, 心里却装着一个大胆想法, 要在地面上模拟出太空微重力环境, 那一年, 国内几乎没有相关设备, 一切都要从零开始, 魏炳波回忆说, 我当时就想, 别人重复做过的实验, 我们做再多也是落后, 必须找到属于自己的科学“生长点”。

地面画龙 五年磨出第一台设备

1994年, 魏炳波以“空间材料科学研究”作为题目去申请国家杰出青年科学基金, 进而成为国内较早提出“空间材料科学”概念的学者当中的一个。在拿到基金之后, 他带领着团队一头扎进实验室, 从无到有开始设计静电悬浮设备。在那段时间里, 团队成员常常通宵去调试参数, 一次又一次遭遇失败。一直到1999年, 第一台自主研制的静电悬浮实验系统最终稳定运行, 魏炳波长长地舒了一口气说: “这口‘锅’总算有了锅底。”。

太空点睛 钨合金加热超3100℃破纪录

2021年, 中国空间站天和核心舱开始在轨道上运行, 魏炳波团队制备的10余种数量达数百个的高性能难熔合金样品先后被送进太空。2025年, 团队借助空间站无容器材料科学实验柜, 成功把钨合金加热到超过3100℃, 创造了新的世界纪录。需要注意的是, 钨的熔点高到3422℃, 在地面进行冶炼时容器常常先熔化, 而太空微重力环境使“无容器”实验成为可行。铌合金、锆合金的在轨实验也取得了新的科学发现。

六批次实验 1372个样品数据支撑突破

2021年起至2025年, 魏炳波团队于中国空间站无容器材料科学实验柜开展了6批次在轨实验, 累计获取1372个关键科学数据点。这些数据不但验证了地面模拟的精确性, 还为探寻新型高温合金给予了直接指引。团队成员、西北工业大学副教授王海鹏告知记者: “每一批样品返回地面后, 我们都需连夜剖析数据, 时常连续工作48小时。”。

三十多年坚守 从“卡脖子”到世界领先

魏炳波团队通过自主方式研制出静电悬浮实验设备, 电磁悬浮实验设备, 超声悬浮实验设备, 气动悬浮实验设备以及自由落体实验设备这5种, 这些设备全都达到国际先进状态或者领先水平, 这些设备打破了国外在高温材料实验领域的长期垄断状况, 魏炳波表示, 我们30多年以来‘地面画龙、空间点睛’的梦想最终得以实现, 在他的看法里, 这口“中国锅”煮出的“中国饭”, 不单单是技术突破, 更是原始创新能力的一种证明。

从实验室到太空 下一步瞄准新材料探索

7月8日, 魏炳波团队依靠“空间极端条件下高温金属材料超常调制技术与科学实验系统”项目, 荣获2025年度国家技术发明奖一等奖, 颁奖现场, 魏炳波没讲过多获奖感言, 而是径直和团队成员探讨下一批在轨实验方案, 他讲: “钨合金仅是开端, 铪合金、钽合金的熔点更高, 挑战更为巨大, 然而我们已有了自身的‘锅’, 不怕煮不出更优质的‘饭’。”。

你觉得，中国空间站的下一个材料科学突破，会出现在哪个领域？

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