堅(jiān)持科研自主創(chuàng)新 心系中國(guó)裝備制造
——記廣東工業(yè)大學(xué)青年“百人計(jì)劃”特聘副教授吳正濤

衛(wèi)婷婷

裝備制造業(yè)是國(guó)家工業(yè)之基石，其發(fā)展水平在一定程度上集中體現(xiàn)了國(guó)家的綜合實(shí)力。2021年，我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化升級(jí)。高技術(shù)制造業(yè)、裝備制造業(yè)帶動(dòng)作用明顯增強(qiáng)，增加值分別增長(zhǎng)18.2%、12.9%。對(duì)規(guī)上工業(yè)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率達(dá)到了28.6%和45%，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中堅(jiān)力量。

隨著微納電子制造、航空航天、高端模具、精密機(jī)械等領(lǐng)域?qū)Ω呔取⒏咝屎透呖煽啃缘囊蟛粩嗵嵘タ司芗庸さ毒吆完P(guān)鍵零部件表面的高性能涂層技術(shù)已成為中國(guó)高端裝備制造業(yè)亟待解決的“卡脖子”難題。在這一背景下，環(huán)境友好型物理氣相沉積硬質(zhì)涂層技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其可賦予加工工具和關(guān)鍵構(gòu)件極限服役性能，成為裝備制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)。

面向國(guó)之所需，身肩科研之職責(zé)。廣東工業(yè)大學(xué)先進(jìn)制造表面研究團(tuán)隊(duì)副教授吳正濤長(zhǎng)期圍繞物理氣相沉積（PVD）涂層基礎(chǔ)與應(yīng)用展開研究探索，立志為中國(guó)走向高端裝備制造業(yè)的創(chuàng)新主體道路發(fā)揮光和熱。

科研來(lái)源于興趣

“我們團(tuán)隊(duì)日常研究?jī)?nèi)容就是鍍膜，包括基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，簡(jiǎn)而言之就是在基材表面附著生長(zhǎng)一層新物質(zhì)，從而賦予其新的性能，提高使用性。”吳正濤說(shuō)。而正是這一層薄薄的膜，隱藏著巨大的學(xué)問(wèn)。作為表面工程制造的一種，其涉及物理機(jī)械、材料、化學(xué)化工等多學(xué)科的交叉，而這一切都與吳正濤的興趣息息相關(guān)。

在廈門大學(xué)求學(xué)期間，機(jī)緣巧合之下，吳正濤幸運(yùn)地與廈門大學(xué)王周成教授結(jié)識(shí)，當(dāng)時(shí)王教授正在主持國(guó)家科技支撐計(jì)劃研究項(xiàng)目“表面涂層技術(shù)研究及其在切削刀具上的應(yīng)用”，與吳正濤的興趣十分契合。在這一背景下，他決心師從王周成教授進(jìn)行碩博連讀。王老師勤勉寬厚、學(xué)識(shí)淵博，在他的引領(lǐng)下，吳正濤如饑似渴投入表面涂層技術(shù)方面的學(xué)習(xí)與理論研究中，并在這一階段，參與了國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等多項(xiàng)研究工作，積累了大量研究數(shù)據(jù)與方法，極大地增強(qiáng)了自己獨(dú)立科研的能力。

2016年9月，吳正濤來(lái)到了廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，師從“國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者、珠江學(xué)者”王啟民教授從事博士后研究。廣東工業(yè)大學(xué)有國(guó)際化先進(jìn)平臺(tái)，在平臺(tái)的支撐下，王啟明教授不僅指導(dǎo)吳正濤拓展新方向研究、敦促他提高研究深度，還帶領(lǐng)他深入企業(yè)，不斷探究實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題、挖掘問(wèn)題、解決問(wèn)題，讓吳正濤收獲頗豐。如今，他仍對(duì)王周成教授和王啟民教授這兩位恩師對(duì)自己的諄諄教導(dǎo)心懷感恩。

吳正濤

到廣州工作兩年后，吳正濤認(rèn)為自己對(duì)物理氣相沉積技術(shù)的基礎(chǔ)理論認(rèn)識(shí)還需繼續(xù)加強(qiáng)。在王啟民教授的建議下，他選擇來(lái)到瑞典林雪平大學(xué)物理系，師從拉爾斯·霍特曼（Lars Hultman）、格檑琴斯基（Grzegorz Greczynski）教授開展研究探索。

瑞典林雪平大學(xué)物理系是國(guó)際涂層技術(shù)相關(guān)研究領(lǐng)域的先驅(qū)地，大量的原創(chuàng)性技術(shù)（如高功率脈沖磁控濺射HiPIMS等）誕生在那里、大量的頂級(jí)科研人員聚集在那里。在瑞典林雪平大學(xué)訪問(wèn)學(xué)習(xí)期間，吳正濤與拉爾斯·霍特曼、格檑琴斯基和伊萬(wàn)·彼得羅夫（Ivan Petrov）、J.E.格林（J.E. Green）等涂層領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)學(xué)者合作研究PVD等離子體性質(zhì)測(cè)量與分析等，為高性能涂層制備和性能調(diào)控提供依據(jù)。在積累研究經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，他也深刻認(rèn)識(shí)到：“基礎(chǔ)科研十分重要，深耕基礎(chǔ)研究必能有所突破。”而這一切都為他今后回國(guó)開展工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

發(fā)展中國(guó)的自主創(chuàng)新技術(shù)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。在吳正濤看來(lái)，科學(xué)研究一定要秉承著自力更生、自主創(chuàng)新的核心價(jià)值。只有將關(guān)鍵技術(shù)都掌握在自己手里，才能不為人所限。

吳正濤深知：雖然進(jìn)入21世紀(jì)之后，我國(guó)的硬質(zhì)涂層材料經(jīng)歷了革命性的發(fā)展，但相關(guān)硬質(zhì)涂層技術(shù)與國(guó)外相比仍存在著較大差距，特別是高端PVD硬質(zhì)涂層裝備嚴(yán)重依賴進(jìn)口；涂層新品種、關(guān)鍵工藝和制造軟技術(shù)都面臨跨國(guó)集團(tuán)的技術(shù)封鎖，導(dǎo)致我國(guó)在新型涂層沉積設(shè)備和新型納米復(fù)合涂層制備技術(shù)方面缺乏關(guān)鍵技術(shù)儲(chǔ)備和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。為了使中國(guó)的研究，不被國(guó)外所限，他和研究團(tuán)隊(duì)一直在為做出屬于中國(guó)的自主創(chuàng)新技術(shù)而努力奮進(jìn)。

從事科研多年來(lái)，吳正濤主持了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目及企業(yè)合作項(xiàng)目等。在這些項(xiàng)目的支持下，他和團(tuán)隊(duì)圍繞復(fù)合離子鍍技術(shù)、高端硬質(zhì)涂層設(shè)計(jì)、綠色制備與應(yīng)用開展關(guān)鍵共性技術(shù)研究，發(fā)明了復(fù)合離子鍍硬質(zhì)涂層技術(shù)及裝備，實(shí)現(xiàn)彎道超越，獲得性能優(yōu)于傳統(tǒng)PVD的硬質(zhì)防護(hù)涂層，解決了我國(guó)缺少高端鍍膜裝備和先進(jìn)硬質(zhì)涂層精細(xì)化設(shè)計(jì)的難題。

攻關(guān)開拓，收獲頗豐。在多年的項(xiàng)目探索中，吳正濤深刻認(rèn)識(shí)到：不同的科研項(xiàng)目所注重的東西也十分不同。縱向項(xiàng)目需要深挖關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，注重對(duì)科研問(wèn)題的探索。而橫向項(xiàng)目需要從企業(yè)真正所需出發(fā)，深挖其存在的關(guān)鍵工藝問(wèn)題，幫助企業(yè)或者公司解決實(shí)際的生產(chǎn)問(wèn)題，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

團(tuán)隊(duì)合影

在相關(guān)研究中，吳正濤及其所在團(tuán)隊(duì)針對(duì)淬硬模具鋼等難加工材料，設(shè)計(jì)了AlTiSiN、A l T i N/A l C r S i N、AlCrSiVN、AlTiN/TiSiN等多元多層納米涂層，大大提高了刀具的性能和使用壽命，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用后廣獲好評(píng)：某車削刀具涂層與國(guó)際品牌涂層相比壽命提高4倍；某銑削刀具涂層與國(guó)際品牌相比壽命提高75%，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)利益。

科研背后的團(tuán)隊(duì)力量

近些年來(lái)，社會(huì)知識(shí)的總量呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng)趨勢(shì)，科學(xué)技術(shù)的革新也越來(lái)越快。但是，與此相對(duì)立的是，個(gè)人研究朝著某一個(gè)方向越來(lái)越深入，很難順利攻克多學(xué)科問(wèn)題。面對(duì)這一現(xiàn)狀，吳正濤十分擔(dān)憂。“在大多數(shù)情況下，實(shí)際生產(chǎn)或行業(yè)面臨的往往是交叉學(xué)科、復(fù)雜性問(wèn)題，有時(shí)候會(huì)感覺(jué)自己的知識(shí)儲(chǔ)備不足、無(wú)法完成挑戰(zhàn)。”他說(shuō)。

而這時(shí)候，團(tuán)隊(duì)就成為支撐吳正濤深入開展科研工作的中堅(jiān)力量。在他看來(lái)，科學(xué)研究不僅要深耕自己，還要融入團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)的每個(gè)人術(shù)業(yè)有專攻，通過(guò)科研技術(shù)的融合，就能更好地解決科研問(wèn)題，取得理想的科研成果。

多年來(lái)，廣東工業(yè)大學(xué)先進(jìn)表面制造研究團(tuán)隊(duì)在王啟民教授和航天專家李海慶教授帶領(lǐng)下，以“面向高端制造的表面工程研究”為主要研究方向，瞄準(zhǔn)高端制造業(yè)對(duì)表面工程的重大需求，開展了一系列創(chuàng)新探索。近5年主持多項(xiàng)國(guó)家級(jí)課題，包括國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目5項(xiàng)、科技部項(xiàng)目1項(xiàng)，科研經(jīng)費(fèi)2000多萬(wàn)元；發(fā)表論文40多篇，獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)20多項(xiàng)；主導(dǎo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)1項(xiàng)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)3項(xiàng)；獲得廣東省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)防技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)1項(xiàng)，行業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)，在領(lǐng)域內(nèi)做出了一系列領(lǐng)先性成果。

回首過(guò)往，皆為序章。面向中國(guó)裝備制造業(yè)的未來(lái)，吳正濤認(rèn)為自己所做的工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。未來(lái)5～10年內(nèi)，他們還將以等離子體表面工程研究為基礎(chǔ)，發(fā)展新型薄膜涂層材料和表面處理工藝。現(xiàn)如今，針對(duì)耐磨防護(hù)一體化薄膜傳感器這一國(guó)家亟需拓展的科研技術(shù)方向，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開展了相關(guān)前瞻性探索，并得到了科技部重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目的支持。

“今后，我們還將面向國(guó)家高端制造業(yè)、新能源、健康醫(yī)療等方面展開應(yīng)用基礎(chǔ)研究，將研究真正扎根在祖國(guó)大地上。”瞄準(zhǔn)未來(lái)的科研目標(biāo)，吳正濤和他所在團(tuán)隊(duì)一直在路上。