逐梦未来能源，他为先进核能系统破解关键材料难题｜TR35

来源：滚动播报

（来源：上观新闻）

他是深耕先进核材料领域10余年的青年科学家，率先将人工智能引入核材料研究的探索者。他是入选2025年《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”（TR35）中国区榜单的复旦大学现代物理研究所青年研究员张宏亮。

从童年对能源的朴素好奇，到为“人造太阳”等聚变装置筑牢材料防线，张宏亮始终围绕国家能源发展需求开展科研攻关，为未来能源提供关键材料支撑。“希望有一天，能源足够安全、清洁、高效。”是他始终追寻的科研目标。

01 为未来能源

打造关键材料

张宏亮对能源的兴趣始于童年。“小时候家里偶尔停电，夜晚只能点着蜡烛写作业，冬天父母舍不得多开取暖设备。”这些生活片段，让他很早就意识到能源的重要性，不仅关乎国家发展，也影响着每个人的日常。

有没有一种安全、清洁、高效的能源，让人们不用再为成本和短缺担忧？带着这份好奇，他走进核科学领域，一待就是十七年。

目前，张宏亮主要面向可控核聚变和第四代核能系统，开展先进核材料研发。以“人造太阳”为例，可控核聚变装置需要在高温、强高能粒子轰击以及腐蚀性介质并存的环境下长期运行。“普通材料无法在这样苛刻的条件下长期稳定工作，因此需要研发专门的核材料，保障核装置安全。”他解释道。安全是核能行业的生命线。面对更高性能、更复杂运行环境的新一代核能装置，材料突破是推动技术发展的重要基础。

为此，围绕先进核材料“怎么造”“怎么测”“怎么用”三个关键问题，张宏亮团队持续开展原创性研究。团队发明了低成本制备高性能核用陶瓷材料的新方法，自主搭建了国际首创的多离子束多物理场耦合实时原位分析装置，并围绕材料耐辐照、耐腐蚀等性能机制持续攻关，将基础研究成果不断转化为工程应用。

目前，在上海市科委相关项目支持下，团队研发的先进核能系统用高性能涂层材料已进入工艺放大阶段，并向新一代核能装置应用迈进。

02 AI赋能材料研究

打开新路径

张宏亮的科研工具箱里，有一件特别的“利器”，人工智能。如今AI赋能科研已成为热点，而早在2018年，他便开始探索机器学习在核材料研究中的应用，在业内率先将机器学习与透射电镜结合，用于纳米尺度微观缺陷的智能识别。

这个跨界的灵感，源自张宏亮对不同领域前沿技术的持续关注。一次计算机科学相关讲座上，一支团队分享了如何利用机器学习识别海量图片中的猫和狗，让他捕捉到跨界融合的可能：“既然AI能够判断猫和狗，能不能判断材料里面的微观结构变化和缺陷特征？”

彼时，张宏亮每天都要面对大量透射电镜图片。一张2048×2048像素的图片，需要放大后逐一测量缺陷的尺寸、形状和取向，再记录整理。“每天从早看到晚，最多也只能处理七八张。”他说，不仅效率有限，许多细微却关键的变化，也可能因为统计数量不足或人为判断差异而被忽略。

带着这个想法，张宏亮开始自学机器学习，将图像识别算法迁移到纳米尺度材料研究中。经过多年的数据积累和算法持续优化，团队将模型识别准确率从最初的93%提升至99.9%，如今一小时便可完成上百张图片分析。这一方法不仅大幅提升了材料微观缺陷分析效率，也帮助科研人员将更多精力投入材料性能演化规律和微观机制研究。

从材料研究中发现问题，到跨学科寻找方法，推动核材料的数字化与智能化转型，张宏亮不断尝试打破学科边界，为核材料研究打开了新的可能。

03 让更多人

了解核材料

得知入选TR35，张宏亮的第一反应是“惊喜，也很意外”。在他看来，这份荣誉既能让更多人了解先进核材料，也为不同学科间的交流打开了一扇窗。

“核材料研究本身就是高度交叉的领域，涉及核物理、材料、冶金等多个方向。”此前将机器学习引入透射电镜分析的经历，让张宏亮更加确信跨学科交流的价值。在TR35社区，不同领域的青年科学家聚在一起，张宏亮期待在这里与人工智能、等离子体等领域的同行碰撞出新的可能。“有些更前沿的技术，可能还没来得及公开发表。通过交流，我们也许能更早了解它们，看能不能用到核材料研究中。”

随着人工智能技术不断融入科研，团队已在畅想一条更完整的智能化研究链条：从电镜自动采集图片，到缺陷识别与统计分析，再到人工智能辅助判断，让更多实验环节实现自动化，进一步提升材料研究的效率和深度。

谈及未来，张宏亮表示，自己正处在科研工作的“黄金期”，多年科研训练让他积累了技术和经验，也依然保有探索未知、拥抱新技术的锐气。“未来希望继续面向国家重大需求，做一些真正有用的科研，解决真正有价值的问题。”他说。同时，他将保持开放的科研视野，将新技术、新理念融入核材料研究。

“不仅仅是35岁，未来无论走到哪个阶段，我都希望能够保持对世界的好奇，保持探索未知、拥抱新事物的热情。”对张宏亮而言，科研是一场不断学习、不断探索的旅程。从跨学科引入人工智能，到攻关新型核材料，他的每一次尝试都在打开新的可能。童年烛光下对安全、清洁、高效能源的朴素向往，也正在一次次科研突破中，逐渐走进现实。

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