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张新房,北京科技大学冶金与生态工程学院教授、博士生导师。2009年毕业于中国科学院金属研究所材料学专业获工学博士学位;而后6年期间,先后在日本大阪大学与英国帝国理工学院从事教学与研究工作。研究方向为物理冶金和焊接。
走进张新房的办公室,桌上摆满了各种“问题”钢板样品。在记者看来几乎没有太大差别的钢板,这位北京科技大学冶金与生态工程学院教授说起来头头是道。
他左右手各举起一块钢板,两手一合并,对记者一笑。“我做的就是这个——焊接。”
见记者还是一脸疑惑,他随即抛出“泰坦尼克号沉船,真是因为撞冰山吗?”猝不及防,爱情片切换科普频道,在张新房这里竟毫无违和。
“撞冰山只是外因,真正的内因是泰坦尼克号航行到低温深海,船体材料变脆,撞了冰山后容易断裂,加上船体不是焊接而是铆接,所以才出了问题。”张新房说,如果泰坦尼克运用了现代的材料和焊接工艺,杰克和露丝的爱情或许不会悲剧收场。
“半路出家”,为材料界制定新标准
近日,张新房团队研发的高附加值电网用耐蚀铝材已在浙江等11个地市局变电站进行试用。“这种新的电网用耐腐蚀材料的开发,将大大节省电网运行成本,提升电网运行安全性。”谈起新成果,张新房掩饰不住内心的兴奋。
然而,这个如今的冶金材料专家,当初并非师出名门,而是“半路出家”学的材料学。
“我本科学的物理,后来到中科院金属研究所才开始材料学研究。”在国外待了6年,张新房仍旧乡音未改,让人感到质朴和实在。“开始很痛苦,‘恶补’了一年,基本把材料理论学明白了。”当材料和物理学背景一交叉,他的优势逐步凸显出来。
“手机里的电路板,最早用锡铅焊接。但铅有毒,欧盟在2000年开始禁用此类材料,于是世界各国都在开发无铅焊料。”张新房博士期间就是做这个的。“一开始无从下手,最难是实验电气测试平台搭建,金属所之前没人做过。”他花了4个月搭建设备,实验结果却一鸣惊人。
金属焊料有“极性效应”现象,当电流通过器件的焊点,导致原子向阳极迁移,并在阳极界面形成厚的金属间化合物,而阴极的界面化合物则很薄,从而引发断裂失效。但在他的实验里,他发现了反常的现象——原子向阴极迁移导致阳极界面化合物薄而阴极厚的现象。他的文章在《ScriptaMaterialia》发表后引起了很大的反响。“这项成果相当于在材料学的领域内,制定了一个新标准。”他说。
“原创性的工作是特别值得关注的。这离不开我的物理学背景,只做材料的人可能不太懂。后来别人问我怎么做到的,我告诉他们方法后,他们说:‘原来这么简单!’,可就这么简单,许多人没有想到。”
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