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“甬”担科技先锋|陈克新:解码“陶瓷柔骨”
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  • 时间:2025-05-06 16:30
  • 来源:甬派来源:宁波市科学技术局
  • 这个“五一”劳动节,让我们推开实验室的门,走进宁波创新的“星河”——他们是一群与时间赛跑的“追光者”:在高精度贴片机上雕刻微米级精度,在抗癌战场上开创“基因革命”,用新材料编织绿色未来……

    八位来自高校、企业与研究院的科技先锋,将以“个人专访”的形式,向大家讲述那些不被聚光灯照亮的时刻。


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    人物名片:

    陈克新,甬江实验室先进结构陶瓷创新中心主任、国家级科技领军人才。

    陶瓷,这一承载着五千年华夏文明的瑰宝,却因其与生俱来的脆性被现代工业束之高阁。而今,一位中国科学家在“陶瓷室温塑性”上的突破性成果,有望推动陶瓷实现从“脆弱艺术品”到“超级工程材料”的世纪跨越。

    甬江实验室先进结构陶瓷创新中心主任陈克新研究员,带领团队攻克材料学领域的百年难题,其研究成果被《Science》评价为“这是陶瓷材料领域的重大突破,为实现陶瓷室温塑性提供了全新的解决思路”。


    冷门领域的“孤勇者”


    20世纪80年代,“陶瓷热”席卷材料学界——美国率先启动“先进陶瓷研发”计划,试图用陶瓷替代金属制造发动机;日本亦宣称“陶瓷时代”即将来临。这股热潮在中国年轻学子的心中埋下火种:“陶瓷,这种超强、耐高温的优质材料,能否应用于更广泛的领域?”

    初入大学的陈克新,正是在这样的时代背景下对陶瓷材料产生了浓厚的兴趣。当时所学专业为地质学的他未曾料到,未来的科研生涯将与陶瓷的“脆性”结下不解之缘,并执着探索数十年。

    从东北大学地质学硕士到北京科技大学粉末冶金博士,陈克新在材料科学的阶梯上不断攀登。

    1997年在清华园执教期间,他的研究始终聚焦于陶瓷材料的“阿喀琉斯之踵”——室温脆性。正如其比喻:“陶瓷就像装满宝藏的琉璃盏,稍有不慎就会碎落满地。”这种材料界的‘木桶效应’,让他在而立之年立下宏愿:要为中国陶瓷锻造一副“钢筋铁骨”。

    陈克新认为,作为一名科研工作者,当要“为人所不为,能人所不能”。于是在接下来的几年中,团队的工作始终围绕着“如何攻克陶瓷温室脆性”展开。


    从“冷板凳”到国际顶刊


    这种“敢为天下先”的执着,在2012年迎来一次意外的转机——一次烧结炉故障,竟催生出一颗可变形陶瓷小球。

    令人惊讶的是,这颗不起眼的小球在锤击之下竟能变形而不裂不碎!

    难道,“陶瓷室温脆性”这一世纪难题,终于出现了破解的曙光?然而,现实并不如预期般顺遂。

    此后的八年里,陈克新团队反复模拟烧结炉故障工况,试图还原这一偶然现象,却始终未能重现奇迹。最终,实验被迫“叫停”。

    “课题研究一度陷入迷茫。”陈克新坦言。

    直到2020年,意识到不能再这样下去的陈克新当机立断,选择转换思路,将工程问题转换为科学问题展开研究,从机理上拆解如何实现陶瓷室温塑性,在无数次的理论与实验的碰撞中迎来了“突破”的开始。

    这种“理论牵引+技术穿透”的材料研发模式,终于在2022年结出硕果——通过构建α/β双相“堆叠结构”,陈克新团队首次实现氮化硅陶瓷20%室温压缩塑性,强度较传统陶瓷提升230%。

    2024年,团队再攀高峰:通过“借错位”策略,设计出跨材料体系的“有序界面”,如同在金属与陶瓷间架设纳米级高速公路,使氧化镧陶瓷拉伸塑性突破40%,强度达2.3吉帕(相当于1平方厘米承重230吨)。

    自此,陶瓷材料不仅实现了可压缩变形,还能延展拉伸,这种“中国解法”颠覆了陶瓷变形机制的传统认知,并在国际上再次掀起了“室温塑性陶瓷”研发热潮。


    重构人类工业材料版图


    在实验室的烧结炉前,陈克新指着最新制备的氮化硅陶瓷试样表示:“未来几年,我们希望能让塑性陶瓷飞向太空。”

    这位带领团队两度登上《Science》的科学家,正将目光投向更宏大的科技领域。

    从昔日的“跟跑者”到如今的“领航者”,中国科学家不仅打破了陶瓷材料3000年来脆性的固有认知,更在基础研究的源头创新中树立了新的标杆。

    正如《科学通报》等著名学术刊物和媒体评价的那样:“这一突破性成果,在陶瓷材料发展史上具有里程碑意义”。在科技强国的征程上,陈克新团队正用自主创新的火花,点亮了属于中国材料人的星辰大海。

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