西工大魏炳波院士：30年磨一剑，铸造太空材料研究“国之重器”

连日来，中央广播电视总台、《人民日报》、新华社等多家媒体对魏炳波院士牵头荣获的国家技术发明奖一等奖——“空间极端条件下高温金属材料超常调制技术与科学实验系统”进行了深度报道。

央视《新闻直播间》以《2025年度国家技术发明一等奖：30年磨一剑，铸造太空材料研究“国之重器”》为主题，深度报道了魏炳波院士团队三十年如一日，聚焦国家重大战略需求，深耕空间材料科学前沿，坚定不移推进高水平科技自立自强，为以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴贡献西工大力量的动人事迹。

主要报道内容如下：

本次国家技术发明一等奖中有这样一套国之重器，它能在地面模拟出太空的微重力无容器极端环境，将钨合金加热到超过3400°C的超高温，精确控制其融化、悬浮和凝固。这套完全自主知识产权的实验系统全名叫作：空间极端条件下高温金属材料超常调制技术与科学实验系统。项目历经30年时间，实现了我国空间极端条件材料研究从追赶到引领。

从0到1的突破，从跟跑到领跑的跨越，空间极端条件下高温金属材料超常调制技术与科学实验系统项目，不仅为我国战略金属材料研发开辟了新纪元，更为中国制造业迈向高端，实现科技自立自强提供了坚实的材料科学支撑。

魏炳波院士：三十年天地铸器 实现空间材料科技世界领跑

材料是构筑大国重器、探索星辰大海的基石。然而，在太空微重力、无容器环境下，如何制备出性能卓越的新型材料，一直是世界科技强国竞相角逐的前沿阵地。

近日，一项由西北工业大学魏炳波院士团队历经近30年，潜心攻关的“空间极端条件下高温金属材料超常调制技术与科学实验系统”项目，成功打破了国外技术封锁，构建起一套国际领先、功能完备的实验体系。

这不仅标志着我国在空间材料科学技术领域实现了从“跟跑”到“并跑”再到“领跑”的历史性跨越，更为我国从航天大国迈向航天强国提供了坚实的技术支撑。

瞄准前沿：为载人航天事业打造“地面实验室”

1992年，我国启动了载人航天工程，并且制定了三十年“三步走”发展战略，开展空间极端条件下金属材料科学技术研究成为国家战略需求。

此时，一个核心问题摆在科研人员面前：如何在地面上模拟太空的极端环境，为未来的空间站实验做好充分准备？

“我们的初心，就是要把科学前沿探索和地方经济建设打通，不能光写论文，要为国家做出实实在在的东西。”中国科学院院士、西北工业大学物理科学与技术学院教授魏炳波回忆道。当时，国际上仅有少数国家掌握相关核心技术，并对中国实行严格的技术封锁。

面对困境，魏炳波院士团队没有选择亦步亦趋地模仿，而是走上了自主创新的艰难道路。他们提出了一个宏大的技术构想：在地面上，通过静电场、超声场和电磁场等多种物理手段，构建出模拟太空“微重力、无容器、深过冷”的极端实验环境，从而研究金属材料在液态和凝固过程中的奥秘。

攻坚克难：跨越五道技术难关

从理论构想到国之重器，这条路一走就是近三十年。魏炳波院士将其形容为“迈过五道坎”，每一道坎都耗费了团队数年的心血。

静电悬浮是实现无容器处理最理想的方式之一，但其悬浮力微弱，稳定性极差，尤其对于钨这类熔点高达3422℃的“难熔金属”，更是难上加难。

“在此之前，由于无法解决钨、锆、铌等难熔金属的液态性质测定难题，我们研发超高温金属材料所必需的基础数据是匮乏的。”团队成员王海鹏教授介绍道。团队首创的大尺度超高温静电悬浮技术，成功攻克了这一瓶颈，实现了最大尺寸15毫米、最高温度4006K（约3733℃）金属材料的稳定悬浮，并能六向并行测定其密度、粘度等关键热物性。

解决了数据问题，团队又将目光投向了材料性能的优化。传统超声处理技术仅能施加一维声波，能量衰减快，作用范围小。团队原创性地提出了三维正交超声场技术，如同在熔体内部构建了一个立体的“能量场”，能更有效地细化材料组织、优化材料性能。

“我们创新采用了XYZ三束正交超声波，来取代传统的一维超声波。”团队成员翟薇教授解释，“这能强化超声场对材料制备过程的作用效果，将超声处理的应用范围从几百克的轻合金扩展到了十几公斤的高温合金。”

单一技术总有局限。团队将电磁悬浮、自由落体等多种无容器技术巧妙集成，首创了多功能集成式空间材料加工实验装置。

“这套技术除了空间制备，还把空间加工集成在了一起，比如落铸、压铸等，形成了整个多功能集成式空间重构技术。”团队成员阮莹教授介绍。这套系统实现了从“制备”到“成形”的一体化，为未来太空制造奠定了基础。

为解决超声悬浮力弱、样品小的瓶颈，团队发明了单轴式超声悬浮力最大化设计方法，实现了从自然界密度最大的固体铱到液态汞的稳定悬浮，技术指标达到国际领先水平。

“我们实现了悬浮能力和稳定性的重大突破，相关成果得到了《科学》和《自然》等学术期刊的积极评论。”团队成员耿德路教授说。

面向未来产业化应用，团队攻克了公斤级金属材料的远场电磁悬浮技术。国际上同类技术仅能悬浮几十克的样品，而他们的装置已能稳定悬浮并成形公斤级的金属部件，如航空发动机叶片模型，为太空制造从实验室走向工程应用打开了大门。

天地协同：构建世界领先的研究体系

这套综合性科学实验系统，其意义远不止于技术本身。它构建了一个完整的“天地协同”研究闭环。

在发射前，科研团队在地面充分模拟空间环境，对实验方案和材料进行预演与验证；随后，将地面制备好的样品送入中国空间站，进行更深层次的在轨实验；与此同时，在地面同步开展对比实验，以确保空间实验数据的绝对准确与可靠。

“这就好比‘地面画龙，空间点睛’。”魏炳波院士用了这样生动的比喻。

在漫长的攻关岁月里，外界的疑问从未断过。有记者曾问魏炳波院士：“基础研究周期长、见效慢，你们花了近三十年才攻克这套系统，值得吗？”

魏炳波回应：“基础研究就像打地基，你看不见地下的石头，但楼能盖多高，全看它们稳不稳。我们做的每一项热物性测定，每一组凝固机理模型，都是未来工程应用的‘标尺’。没有这些‘笨功夫’，空间站上的实验就是盲人摸象。”

王海鹏也补充：“很多人问，为什么不能直接引用国外的数据？因为不同合金体系的差异极大，别人的数据多是简单模型合金的，或者不适合外层空间环境。我们必须自己把基础数据库建起来，这是实现‘领跑’必不可少的。”

正是这种对基础研究的近乎执拗的坚持，让每一项技术突破都有了深厚的理论支撑，也让这套系统不仅“能用”，而且“好用、敢用、经得起反复推敲”。也正是有了这套系统，中国科学家在进行空间材料科技研究时才有了充足的底气。目前，该系统的综合性能指标已全面超越同类装置，使我国在该领域走在了世界前列。

魏炳波院士团队获得2025年度国家技术发明一等奖，这是西工大再次荣获国家技术发明一等奖，也是本年度授予的唯一一项（通用）技术发明一等奖。

但团队的脚步并未停歇。“获奖不是目的，而是国家对我们工作的认可。”魏炳波院士表示，团队未来的方向是“顶天立地”——既要保持在世界科技前沿的领先地位，也要在陕西省科技厅等部门的指导下，尽快将现有成果转化为新质生产力，服务于国民经济主战场。

随着中国空间站进入应用与发展阶段，中国材料科学正迎来前所未有的发展机遇。魏炳波院士和他的团队，正以三十年磨一剑的坚韧与智慧，为中国从材料大国迈向材料强国，贡献着不可替代的力量。

来源 | 《人民日报》 新华社 央视新闻 《光明日报》《科技日报》陕西网等

近期学术会议推荐

欢迎留言，分享观点。点亮❤