聂俊辉：勇闯“无人区”，让中国制造“轻装上
直升机、航天遥感相机、智能手机、笔记本电脑……从国之重器到智能电子设备，金属基复合材料满足着现代科技对新材料性能的多样化需求，而铝基复合材料凭借轻量化、高强度、高模量、高导热、低膨胀、耐疲劳、耐高温等性能优势，在航空航天、航海、电子通讯等领域发挥着越来越重要的作用。
近日，在北京市科协、北京科技记协组织的“首都科技人”宣传活动中，有研金属复合材料（北京）股份公司（简称：有研复材）研究开发部主任聂俊辉作为铝基复合材料研究与应用的专家，接受了记者采访。
披荆斩棘，让进口材料成为“过去时”
“我小时候就对航空很感兴趣，好奇飞机为什么可以飞到天上。”说起与材料的缘分，聂俊辉回忆，“后来我从新闻中知道了很多材料专家的故事，比如中国科学院和中国工程院院士师昌绪，就更加确定了自己热爱的是什么。”
师昌绪为航空发动机研发耐高温材料的故事深深感染了聂俊辉，加上自己对材料的浓厚兴趣，他坚定地选择了报考材料专业。从北京科技大学博士毕业后，聂俊辉进入有研复材，正式开始了自己的材料研发之路。
“我主要研究的是铝基复合材料。”聂俊辉介绍，“铝基复合材料就是以铝合金为基体，在铝里加入一些增强相，比如陶瓷、碳纳米管、石墨烯等颗粒，做成一种新的材料。”
铝合金这样强度较低的材料，在我们日常生活中可以用来做门窗、炊具、体育器材等，但如果放到航空航天领域，其强度就远远不够了。如何把材料的强度、模量等性能提高，让它不易变形的同时又可以减轻重量？铝基复合材料应运而生，它具有优异的综合性能，有铝合金的密度、45#钢的强度和钛合金的弹性模量。
要研制出高性能的粉末冶金铝基复合材料与零部件，必须攻克全流程制备技术。首先将金属粉末与陶瓷颗粒进行超均匀混合，形成新的复合粉体，然后将复合粉末烧结成大尺寸坯料，再根据实际应用加工成型成各种零件。为了将粉末原材料制备、粉末冶金制坯、构件塑形变形、精密机加工与表面处理整个技术流程全部打通，聂俊辉倾注了大量心血。
聂俊辉在研磨设备前工作
“航空航天等国家重大工程对新材料的性能要求非常高，并且必须把构件的全流程制备工艺技术路线全部打通，才能够实现应用。”聂俊辉说。
高性能铝基复合材料的成功研发，极大提高了我国在材料领域的自主性。比如直升机旋翼系统的承力结构件，对材料的稳定性和可靠性有极高的要求，铝基复合材料是最佳的选择。而在过去很长一段时间内，我国只能从国外进口该材料，长期受制于人。通过国产化自主研制，有研复材实现了直升机用高强韧、耐疲劳铝基复合材料承力结构件的国产化替代。
此外，聂俊辉团队开发的微晶硅铝复合材料，也在我国某半导体制造装置上通过了考核验证，解决了该关键材料长期依赖进口的情况。
“团战”时刻，携手闯过技术“无人区”
入职有研复材后的10年时间里，聂俊辉主要从事国防军工产品用铝基复合材料的研发工作。直到2022年，他的职业生涯迎来了新的挑战：开发手机、笔记本电脑等3C领域用的新型关键材料，进行铝基复合材料军转民应用。
与军工产品显著不同，手机等电子产品对“轻”和“薄”提出了迫切的需求。如何做轻、做薄？归根结底在于所用的材料。这些材料在满足轻薄需求的同时，还得具有足够的强度和刚度，以保证产品不易变弯和折断。
聂俊辉回忆，面对电子产品对铝基复合材料更高的技术要求，除了需要开发新材料，还需要研制产品成型加工所需的专用设备与装置。
“做军工产品的节奏比较慢，从选型到定型，一般需要三至五年，甚至更长的时间。”聂俊辉说，“但是民用产品不同，尤其是手机等智能设备，它们的更新换代特别快，这就要求新材料必须在一年甚至半年内开发出来。”
聂俊辉带领团队攻坚克难，用半年左右的时间，成功开发出了手机电池仓用厚度0.2mm以下的铝基复合材料箔材，为应用打下了坚实的基础。
新型铝基材料箔材开发出来了，但如何在短时间内实现手机零部件对材料大批量应用需求，是聂俊辉面临的另一个挑战。手机产品具有“上量即海量、海量即质量”的特点，这意味着在产品大批量供货过程中，如果出现质量问题，会造成更大的损失和严重的后果。因此，在进行前端设计的时候，就必须选择合适的工艺生产路线，从多方面进行质量把控，将问题前置。
这个项目涉及近十个新的关键技术，很多都是聂俊辉及其团队之前从未涉足过的。如何闯过关键技术的“无人区”？聂俊辉介绍，要在短时间内开发一个从没开发过的材料，靠的不光是理论基础，还需要多年来的实践经验，加上敢拼搏、不怕苦的精神。
为了调动团队的积极性，聂俊辉凡事亲力亲为，带着大家攻克一个又一个难题。为了打通产业链、按时完成任务，聂俊辉带领团队牺牲了无数的休息时间，甚至春节期间也几乎没有休息，大年初二就赶回来继续工作。
聂俊辉在车间向团队讲授铝基复合材料锻压成型
团队协作是项目成功的关键。有研复材有专家资源优势，在有色金属产业链上下游都有丰富的经验，而年轻人拥有出色的执行能力。“老同志提供理论和技术的指导，年轻人保质保量地执行。”聂俊辉说，“大家都抱着必胜的信心凝聚在一起，最终才能把一件事做成。”
最终聂俊辉带领团队自研积累了几十种配方类型，成功研发出仅0.2mm超薄超轻金刚铝材料，成功应用于手机电池仓和笔记本电脑的风扇支撑板。这种金刚铝材料的刚度比航空级钛合金提升53%，重量比不锈钢降低64%，使得电池仓整体减重5.4克。
“作为一个科研工作者，非常希望自己的价值有所体现。”聂俊辉说，“当看到大家在使用我们的科研成果，这是极大的鼓舞，比任何物质奖励都能激发我们的斗志。”（记者谢芸）
