创青春获奖选手风采展示
1+1＞2 实现高端金属的“青春”变革
本报记者 郭丽菲
今年6月，《山西省“十四五”新材料规划》正式出台，按照规划，“十四五”期间，我省将着力攻关一批新材料尖端技术和产品、抢占国际领先地位，突破一批关键工艺和专用装备、增强自主可控能力，实施一批重大工程和项目、打造先进制造业产业基地，坚持企业研发活动全覆盖、构建一流创新生态，全面推进新材料产业基础高级化、产业链现代化，将新材料产业打造成为我省重要支柱产业和高质量转型发展的新引擎。
在太原理工大学，就有这样一支创新创业团队——太原理工大学和东平博士创业团队，他们在高端金属复合材料的研究领域取得了突破性进展。在第八届“创青春”山西青年创新创业大赛中，该团队创新项目“‘1+1＞2’的复合材料——高端金属变革性与绿色化制造先行者”一举斩获科技创新专项创新组一等奖，为我省高质量转型发展贡献出一份青春力量。
市场潜力巨大
随着航空航天、轨道交通、石油化工等行业的快速发展，传统单种金属由于性能单一、结构单一等缺点已经很难满足现代科技发展的需求。而高端金属复合材料以其高技术含量和高附加值，成为带动煤化工、煤机、冶金等传统领域产业升级、支撑新兴产业发展的革命性力量。
“高端金属复合材料是将结构性基材和功能性覆材通过特定方法复合在一起，从而产生‘1+1＞2’的效果，大幅提升材料的服役性能。”和东平是太原理工大学一名博士研究生，一名不折不扣的科研达人，他所在创业团队，针对高端金属复合材料平辊轧制生产存在的结合强度低、翘曲严重以及残余应力大的行业痛点，在国际上首创了一种高品质、绿色、高效的制备技术。
“目前，国内高端金属复合材料供求关系和结构极不平衡。”和东平介绍，“首先规模小，国内一些钢铁企业如宝钢、济钢、昆钢正在生产或开发新的金属复合材料，但规模都在5万吨以内，国内总的高端金属复合材料生产量不超过50万吨，不能形成产业规模；其次结构不合理，通用复合板/管占总产品较大比重，专用复合板/管产品（如航空航天、煤化工、管道、煤机等产品）较少或没有。”他认为，面对如此巨大的市场需求，加紧研发高端金属复合材料的绿色高效制备工艺及配套设备迫在眉睫。
汇聚科研达人
和东平的科研创新能力非常突出，近年来发表相关学术论文12篇，授权发明专利10项，主持完成了山西省研究生教育创新项目“波纹辊轧机多元耦合振动特性分析及智能抑振研究”和“多自由度电液伺服系统位置压力主从控制理论与应用研究”，参与了国家重点研发计划、山西省重点研发计划等多项省部级科研项目以及校企合作项目。
他作为队长所负责的“基于刚柔耦合驱动的超大轴类锻件氧化皮在线清除机器人”项目，荣获第二届中国研究生机器人创新设计大赛二等奖，他个人因此荣获“2020年度科技创新先进个人”荣誉称号。
“个人的力量是微小的，任何一项科研项目能够出成果，都离不开团队的集体智慧。”和东平说，他们的团队成员个个都很优秀，“‘1+1＞2’的复合材料——高端金属变革性与绿色化制造先行者”项目，依托的是太原理工大学“先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心”，这里拥有专业特色、人才技术优势以及在高端金属复合材料成形与成套装备设计领域积累的研究力量。目前，这个创业团队拥有教授1人、副教授3人、本硕博15人，是一支跨学科、跨领域、优势互补、具有深厚爱国情怀、澎湃创新动能的队伍。
力求绿色高效
“高端金属复合材料不仅有望应用于航空航天、海洋工程等国家重大工程，还关乎到民生的各个领域。”和东平举例说，比如直饮水行业。随着人民群众健康意识的提高，对生活饮用水质提升的需求也势在必行，欧美及日本等发达国家很早就开始注重供水管网的选材、建设和发展，目前多以不锈钢管为主，基本实现直饮水。而国内的饮用水管以灰铸铁管、镀锌管、球墨铸铁给水管、聚乙烯〔PE〕管等为主，存在腐蚀、二次污染、漏水率高等一系列问题。
不锈钢/碳钢复合管作为给水管道材料，不但可以极大降低水中矿物盐的析出、抑制由微生物引起的水质恶化、杜绝管道发生腐蚀的可能性，还可以最大限度地节约贵金属材料，降低产品的生产成本，具有广阔的应用前景。然而，目前高端金属复合材料制备主要采用爆炸复合或者爆炸+轧制复合，环境污染严重，与国家“双碳”目标的实现以及我省“十四五”未来产业发展规划是不相符的，如何实现高端金属复合材料的绿色高效生产是摆在我们面前的一道难题。
和东平所在的创业团队以黄庆学院士为学术带头人，依托“先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心”等科研平台，历经四年磨砺，在国际上首创了双金属复合板波—平连轧技术。目前，团队相关技术已经获得国家重点研发计划以及国防军工项目的大力支持，正在大力推进成果落地和产业化进程。
助力转型发展
外界对山西的印象一直都停留在 “一煤独大”上，但是很少有人知道，山西还是镁储量及深加工产量大省。
“虽然我省镁储量丰富，但是镁及镁合金耐腐蚀性差限制了它的广泛应用。相比之下，铝及铝合金通常具有很好的耐蚀性能和塑性成形性能，且表面可修复性、可修饰性好，铝也是镁合金中应用最多的一种对强度和耐蚀性改善有益的合金元素。”和东平告诉《山西青年报》记者，在镁合金表面覆盖一层耐腐蚀性好的铝合金形成叠层复合材料，可以在保护镁合金的同时发挥镁合金比强度和比刚度高、减震性能和电磁波屏蔽性能好等优点。
“煤炭开采、煤化工、钢铁冶金等产业其特殊的使役工况对材料的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能有非常苛刻的要求。”和东平举例说，在煤化工装备中，气化炉、高压转换器等关键设备在高温、高压、腐蚀等极端工况下运行，要求容器结构有良好的抗腐蚀能力和耐高温性；在煤机装备中，综合采煤机、刮板运输机等要求关键构件材料具有高强高韧及良好的耐磨损能力；在风电装备中，大功率风电叶片要求具有强度高、质量轻、耐腐蚀等特点。高端金属复合材料可以充分发挥各组元材料的优势，使产品获得优异的综合性能，成为解决上述问题的重要基础，为装备高端化升级和区域经济转型发展提供重要保障。
“奋斗正青春，青春献给党。未来，我们创业团队会继续与国家发展同频共振、与科技创新同向而行。”和东平说，团队小伙伴将用初心坚守创新之美，用行动践行青春之魅，扎根三晋大地，助力山西摆脱“一煤独大”局面，提高我省煤炭、钢铁、镁、铝等资源就地转化率和产品附加值，开拓高端金属复合材料成形领域新高地，促进传统产业转型升级，构建区域竞争新优势，为推动山西转型发展蹚新路贡献青春和力量！
今年6月，《山西省“十四五”新材料规划》正式出台，按照规划，“十四五”期间，我省将着力攻关一批新材料尖端技术和产品、抢占国际领先地位，突破一批关键工艺和专用装备、增强自主可控能力，实施一批重大工程和项目、打造先进制造业产业基地，坚持企业研发活动全覆盖、构建一流创新生态，全面推进新材料产业基础高级化、产业链现代化，将新材料产业打造成为我省重要支柱产业和高质量转型发展的新引擎。
在太原理工大学，就有这样一支创新创业团队——太原理工大学和东平博士创业团队，他们在高端金属复合材料的研究领域取得了突破性进展。在第八届“创青春”山西青年创新创业大赛中，该团队创新项目“‘1+1＞2’的复合材料——高端金属变革性与绿色化制造先行者”一举斩获科技创新专项创新组一等奖，为我省高质量转型发展贡献出一份青春力量。
市场潜力巨大
随着航空航天、轨道交通、石油化工等行业的快速发展，传统单种金属由于性能单一、结构单一等缺点已经很难满足现代科技发展的需求。而高端金属复合材料以其高技术含量和高附加值，成为带动煤化工、煤机、冶金等传统领域产业升级、支撑新兴产业发展的革命性力量。
“高端金属复合材料是将结构性基材和功能性覆材通过特定方法复合在一起，从而产生‘1+1＞2’的效果，大幅提升材料的服役性能。”和东平是太原理工大学一名博士研究生，一名不折不扣的科研达人，他所在创业团队，针对高端金属复合材料平辊轧制生产存在的结合强度低、翘曲严重以及残余应力大的行业痛点，在国际上首创了一种高品质、绿色、高效的制备技术。
“目前，国内高端金属复合材料供求关系和结构极不平衡。”和东平介绍，“首先规模小，国内一些钢铁企业如宝钢、济钢、昆钢正在生产或开发新的金属复合材料，但规模都在5万吨以内，国内总的高端金属复合材料生产量不超过50万吨，不能形成产业规模；其次结构不合理，通用复合板/管占总产品较大比重，专用复合板/管产品（如航空航天、煤化工、管道、煤机等产品）较少或没有。”他认为，面对如此巨大的市场需求，加紧研发高端金属复合材料的绿色高效制备工艺及配套设备迫在眉睫。
汇聚科研达人
和东平的科研创新能力非常突出，近年来发表相关学术论文12篇，授权发明专利10项，主持完成了山西省研究生教育创新项目“波纹辊轧机多元耦合振动特性分析及智能抑振研究”和“多自由度电液伺服系统位置压力主从控制理论与应用研究”，参与了国家重点研发计划、山西省重点研发计划等多项省部级科研项目以及校企合作项目。
他作为队长所负责的“基于刚柔耦合驱动的超大轴类锻件氧化皮在线清除机器人”项目，荣获第二届中国研究生机器人创新设计大赛二等奖，他个人因此荣获“2020年度科技创新先进个人”荣誉称号。
“个人的力量是微小的，任何一项科研项目能够出成果，都离不开团队的集体智慧。”和东平说，他们的团队成员个个都很优秀，“‘1+1＞2’的复合材料——高端金属变革性与绿色化制造先行者”项目，依托的是太原理工大学“先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心”，这里拥有专业特色、人才技术优势以及在高端金属复合材料成形与成套装备设计领域积累的研究力量。目前，这个创业团队拥有教授1人、副教授3人、本硕博15人，是一支跨学科、跨领域、优势互补、具有深厚爱国情怀、澎湃创新动能的队伍。
力求绿色高效
“高端金属复合材料不仅有望应用于航空航天、海洋工程等国家重大工程，还关乎到民生的各个领域。”和东平举例说，比如直饮水行业。随着人民群众健康意识的提高，对生活饮用水质提升的需求也势在必行，欧美及日本等发达国家很早就开始注重供水管网的选材、建设和发展，目前多以不锈钢管为主，基本实现直饮水。而国内的饮用水管以灰铸铁管、镀锌管、球墨铸铁给水管、聚乙烯〔PE〕管等为主，存在腐蚀、二次污染、漏水率高等一系列问题。
不锈钢/碳钢复合管作为给水管道材料，不但可以极大降低水中矿物盐的析出、抑制由微生物引起的水质恶化、杜绝管道发生腐蚀的可能性，还可以最大限度地节约贵金属材料，降低产品的生产成本，具有广阔的应用前景。然而，目前高端金属复合材料制备主要采用爆炸复合或者爆炸+轧制复合，环境污染严重，与国家“双碳”目标的实现以及我省“十四五”未来产业发展规划是不相符的，如何实现高端金属复合材料的绿色高效生产是摆在我们面前的一道难题。
和东平所在的创业团队以黄庆学院士为学术带头人，依托“先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心”等科研平台，历经四年磨砺，在国际上首创了双金属复合板波—平连轧技术。目前，团队相关技术已经获得国家重点研发计划以及国防军工项目的大力支持，正在大力推进成果落地和产业化进程。
助力转型发展
外界对山西的印象一直都停留在 “一煤独大”上，但是很少有人知道，山西还是镁储量及深加工产量大省。
“虽然我省镁储量丰富，但是镁及镁合金耐腐蚀性差限制了它的广泛应用。相比之下，铝及铝合金通常具有很好的耐蚀性能和塑性成形性能，且表面可修复性、可修饰性好，铝也是镁合金中应用最多的一种对强度和耐蚀性改善有益的合金元素。”和东平告诉《山西青年报》记者，在镁合金表面覆盖一层耐腐蚀性好的铝合金形成叠层复合材料，可以在保护镁合金的同时发挥镁合金比强度和比刚度高、减震性能和电磁波屏蔽性能好等优点。
“煤炭开采、煤化工、钢铁冶金等产业其特殊的使役工况对材料的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能有非常苛刻的要求。”和东平举例说，在煤化工装备中，气化炉、高压转换器等关键设备在高温、高压、腐蚀等极端工况下运行，要求容器结构有良好的抗腐蚀能力和耐高温性；在煤机装备中，综合采煤机、刮板运输机等要求关键构件材料具有高强高韧及良好的耐磨损能力；在风电装备中，大功率风电叶片要求具有强度高、质量轻、耐腐蚀等特点。高端金属复合材料可以充分发挥各组元材料的优势，使产品获得优异的综合性能，成为解决上述问题的重要基础，为装备高端化升级和区域经济转型发展提供重要保障。
“奋斗正青春，青春献给党。未来，我们创业团队会继续与国家发展同频共振、与科技创新同向而行。”和东平说，团队小伙伴将用初心坚守创新之美，用行动践行青春之魅，扎根三晋大地，助力山西摆脱“一煤独大”局面，提高我省煤炭、钢铁、镁、铝等资源就地转化率和产品附加值，开拓高端金属复合材料成形领域新高地，促进传统产业转型升级，构建区域竞争新优势，为推动山西转型发展蹚新路贡献青春和力量！