从“东风”导弹磁材料到材料基因组计划｜王崇愚

编者按

在关乎国家安全的材料科学前沿，王崇愚是一位无声的铸剑者。他将毕生心力，熔铸于材料电子结构的微观世界，为大国重器锻造坚实的“甲胄”；他破解材料基因密码，以理论创新支撑技术突围，让关键材料不再受制于人。他的科学人生默默无闻，却力抵千钧。

为“两弹一星”研制高导磁材料

今年90多岁的王崇愚，与材料科学打了一辈子交道。

他出生于1932年，和生活在那个年代的科学家一样，时代的变化、国家的需要，影响了他的人生选择。

1950年，当年轻的王崇愚考入北洋大学（现天津大学）时，在冶金、物理等优势学科的熏陶下，他决心将国防军工事业作为毕生的志向。后来，由于全国高校院系调整，王崇愚转入清华大学，后又进入北京钢铁工业学院（现北京科技大学）。大学时代，柯俊讲授的“金属物理”、方正知的“X射线学”、刘叔仪的“机械冶金学”等课程，为他打开了材料科学的大门，指引着他走上了金属材料的研究之路。

王崇愚（三排右7）与大学同学老师毕业留影

来源丨中国科学家博物馆

此后，在长达半个多世纪的科研生涯中，从进入重工业部钢铁研究所金属物理研究室，到冶金工业部钢铁研究总院，王崇愚始终肩负国家重任。在军工材料研制中，面对材料特性需达国际先进水平的要求，他带领团队攻克了一项项“卡脖子”技术，改变了国防军工领域关键材料受制于人的局面。

说起他的成就，人们至今仍常常提起，20世纪60年代，“两弹一星”工程处于全面展开阶段，王崇愚和他的研究团队接受了一项特殊的任务——为导弹控制系统研制高导磁材料。

在实验和分析的过程中，他们发现合金中微量的氧控制着材料的导磁特性，而之前氧元素一般被视为合金中的杂质。为此，研究团队设计了独具特色的“充氧工艺”，采取控制合金中氧含量的工艺措施，在几类磁性合金中成功应用，使产品最大磁导率和恒磁导率都满足了军工需要。后来，这一重大科技突破，被应用于国产“东风”系列导弹，为大国重器锻造出坚实的“甲胄”。

王崇愚手稿：磁导率随温度变化曲线图

来源丨中国科学家博物馆

建立中国的材料基因组计划

2011年6月，美国政府提出“材料基因组计划”，该计划通过更新计算和实验平台、推动数据标准化和共享，建立起材料的成分—结构—功能之间关系的数据库及相关模型等手段，力求在未来材料研发中根据性能需求找到设计材料的途径，以缩短新材料研发周期。

王崇愚在钢研院研究组机房工作照

来源丨中国科学家博物馆

在这一计划提出后，我国科学界敏锐地意识到，“材料基因组计划”是一个关系到材料行业以及整个制造业发展的重大项目，中国应抓住契机，尽快建立自己的材料基因组计划。

当年的7月22日，在“材料基因组计划”两院院士及专家座谈会上，王崇愚作了“材料基因组工程”概况的介绍。12月，79位国内著名院士、专家在北京香山饭店召开专题会议，王崇愚又作了题为《高温高强合金与物性多尺度预测》的报告。

在科学界的持续推动下，中国科学院启动由王崇愚、南策文牵头的“材料基因组”咨询课题，“材料基因组计划”咨询研究项目正式诞生。2014年5月，由20位院士、近百位咨询专家组成的中国科学院咨询专家组完成了《材料基因组计划与高端制造业先进材料咨询建议报告》。最终，材料基因组计划被中央采纳，在各方面的大力支持下，我国“材料基因组计划”迅速发展，一批与“材料基因工程”相关的科研机构也在上海、北京、广东、云南等地陆续建立起来。

王崇愚为国内计算材料学发展贡献了关键力量，他从含氧合金研究出发，提出 “氧 — 层错复合体模型”，首创 “多尺度物理参量解析传递算法” 等核心算法；引入离散变分方法，推动成立中国金属学会离散变分分会、中国材料研究学会计算材料学分会，为该领域奠定了坚实的理论、方法与组织基础。

在许多人看来，王崇愚早已功成名就，但他在90多岁时仍然活跃在“材料基因组工程”的第一线。他说：“科学研究需要和国家需求紧密结合，基础科研也需要面向国家的重大需求。国家需要我们做什么，我们就要去做什么！”

2017年，王崇愚（右1）在“第五届全国自然科学哲学问题学术研讨会”上与其他学者交流

来源丨中国科学家博物馆

科学家说：

王崇愚认为，“难解现象的背后，可能有其真谛的存在，有更深刻的规律。”

王崇愚说：“科研必须有创造性和创新性内涵。作为一名教师，应当积极引导，激励学生以创新为动力，让创新成为一种科学素养。”

审核专家：管鹏飞 中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料全国重点实验室副主任、前沿交叉科学研究中心主任

参考文献：

[1]王崇愚：探索材料物性与材料基因.中国科学报,2018-10-29.

[2]王崇愚：让中国军工迈向世界之巅.中国科协学会服务中心,2024-12-05.

[3]立志学术，心系科学.“北科大计通News”,2019-08-07.

[4]材料基因组中的“五角星”.“北京科技大学图书馆”微信公众号,2022-04-14.

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