葉豐:材料探幽 引行業新風

21世紀科技發展的主要方向之一便是新材料的研制和應用，新材料的研究，是人類對物質性質認識和應用向更深層次的進軍。中國的材料科學家默默耕耘，十幾年磨一劍，在新材料的研究領域屢創佳績，為我國新材料的發展做出了突出貢獻，這里也包括了北京科技大學新金屬材料國家重點實驗室葉豐教授。

海外求索 潛心磨劍

1993年葉豐畢業于清華大學材料系，1999年他在中國科學院金屬研究所獲博士學位。在中國科學院金屬研究所，他參加了米晶和非晶態合金的研究。共發表論文8篇，其中包括兩篇Acta Materialia和一篇Physical Review B，影響因子都在3以上。

隨著研究和學習的不斷深入，葉豐對知識的渴望越來越強烈，為了獲取更多的知識，他開始了遠赴重洋的求索之路。

葉豐2000年獲得了德國洪堡獎學金，他與德國卡爾斯魯厄研究中心的H. Gleiter教授和Roland Wuerschum教授合作，研究“受束縛液體的原子擴散”，實驗結果對于NdFeB永磁合金的制備和熱壓成型提供理論支持，并弄清了其蠕變機制是通過溶解-沉積機制完成。他在Physical Review Letters (影響因子7.489)上發表一篇論文

2002年，葉豐申請了德國馬普基金會(MPG)項目，獲得資助，他與斯圖加特大學H.-E. Schaefer教授合作，負責研究“大塊金屬玻璃的原子結構”。金屬玻璃的玻璃轉變一直是凝聚態物理上的難點和熱點。他回國后繼續此項合作研究，獲得重要進展。

在德國期間，葉豐還參加了兩項德國科學基金會(DFG)項目，研究納米晶材料的晶界結構和晶界擴散，以及金屬間化合物和準晶中的原子空位。經過他和其他成員的不懈努力，這兩項研究都取得了良好的進展。

在德國的研究學習不僅給了葉豐更豐富的知識和開闊的視野，也讓世界認識了優秀的中國科研人。Schaefer教授認為葉豐“是一個非常優秀的實驗科學家，熟悉表征物體性能的各種實驗技術...， 具有較高的教學能力...”。Wuerschum教授評價他“是一名嚴謹的具有奉獻精神的材料科學工作者…不但具有深厚的理論知識，而且具有非常杰出的實驗技能…在選擇研究方向，規劃研究步驟方面具有敏銳的科學洞察力”。

2004年葉豐回國后進入北京科技大學，主要從事大塊金屬玻璃的結構，輕合金結構材料，和冷軋高硅鋼的制備技術的研究，有獨當一面能力的他已獲得兩項自然科學基金面上項目，和一項北京市科委人才項目，同時還參與了973.863計劃等研究項目。

冷軋高硅鋼制備技術

硅鋼是一種重要的軟磁材料，約占磁性材料總量的90-95%，是發展電力和電訊工業的基礎材料之一，被廣泛應用于各種機電設備。硅鋼由于用量巨大，在硅鋼鐵芯上消耗的能量也很大，當使用頻率超過400Hz時，含硅量為3%的普通硅鋼的鐵損迅速增加。采用高頻鐵損值低的高硅鋼材料，不僅比采用普通硅鋼具有更高的效率和更佳的節能特性，而且可以提高轉子強度，縮小體積。所以使用低鐵損的高硅鋼，對于節約能源，降低消耗，保護環境都有十分重要的意義。

高性能高硅鋼研制項目由國家973計劃支持，北京科技大學新金屬材料國家重點實驗室陳國良院士領導，項目研究從1996年開始一直延續至今。2005年葉豐教授開始負責高硅鋼項目最關鍵的一步——冷軋技術環節的攻關，并取得了重大突破，在陳國良院士和林均品教授等人研究的基礎上，一同開發了高塑性低鐵損冷軋高硅鋼制備技術，獲得了板厚0.03～0.3mm 的冷軋薄板，與國外CVD法生產的6.5wt%Si高硅電工鋼相比，磁性能相當，綜合力學性能明顯占優。試用在中高頻變壓器，以及電感等器件上性能大幅優于普通硅鋼；與超微晶材料比，在生產成本，厚度范圍，表面質量，可加工性，強度，韌性，以及應力敏感性等方面都明顯占有優勢，進一步開發可以在電力，電氣，電動汽車等行業得到應用。2006年7月該項目通過了教育部成果鑒定，達到了國際先進水平。2007年獲得教育部技術發明一等獎。

目前，我國含硅量為6.5%的高硅鋼薄板完全依靠進口，世界上已有很多高硅鋼生產技術專利，但我國各大鋼鐵企業仍不易購買到相關的先進專利技術。而今冷軋高硅鋼制備技術的成功扭轉了這一局面，北京科技大學新金屬材料國家重點實驗室正在與寶鋼進行戰略合作，實現冷軋高硅鋼薄板的工業生產，這將有可能是世界上第一條用冷軋工藝生產的高硅鋼薄板生產線。

金屬玻璃的結構弛豫和玻璃轉變

玻璃的歷史可以追溯到幾千年前，但把金屬做成玻璃態結構的非晶材料卻是近幾十年的事，這種特殊的材料成為最近幾十年來國際上的一個研究熱點。非晶態固體的結構，玻璃轉變現象，以及他們之間的聯系一直是材料科學和凝聚態物理所關心問題。由于金屬玻璃中的這些基本問題仍然沒有徹底弄清楚，使得這些研究無法得出統一的結論。粘度的問題，原子擴散，剪切帶的生成等，實際上都和金屬玻璃中原子的排列和運動方式這個基本問題有關。

2005年7月出版的《Science》將玻璃結構和玻璃轉變的本質被列入人類今后一段時期面臨的125個主要科學問題之一，時隔不久美國應用物理快報報道了陳國良院士提出的非完整排列有序化模型，這對于從納米尺度上描述非晶態結構給出了一個非常重要的標尺。他還揭示了深過冷條件下，金屬玻璃由非完整排列有序化結構發展到一維對稱、二維，最后到三維對稱的納米晶化機制。

葉豐通過激光干涉儀測量大塊金屬玻璃在溫度變化以后樣品長度隨時間的變化，揭示了金屬玻璃中存在類似晶體中原子空位的結構缺陷。研究結果顯示這些缺陷的生成，遷移和消亡與金屬玻璃的各種物理現象密切相關，闡述了金屬玻璃的物理性質如粘度，擴散系數在玻璃轉變溫度附近劇烈變化的原因，揭示了為什么會觀察到玻璃轉變現象，為什么液體在玻璃轉變溫度以下就停止流動等，開創了大塊非晶材料研究的新局面。

該項目由自然科學基金面上項目（50501002）和北京市科技新星計劃支持（2005B19）。2007年8月以第一作者在美國科學院院刊（PNAS）發表論文。PNAS是國際上最高水平的綜合學術刊物之一，由美國科學院院士負責論文的評審，2006年的ISI影響因子為9.643。

葉豐的成績有目共睹，但在他看來，那一項項榮譽只是對自己研究方向的肯定，他走在新材料領域的前沿，用辛勤和汗水披荊斬棘，為我國的材料事業默默奉獻著自己的一切。

個人簡介

葉豐，北京科技大學新金屬材料國家重點實驗室教授，主持研究項目五項，包括兩項國家自然科學基金項目，同時參與973，863和國防等項目七項，獲得了多項研究成果。獲得教育部技術發明獎一項，教育部成果鑒定一項，發表論文五十余篇，其中SCI收錄40篇，國家發明專利5項。2005年獲得“北京市科技新星”稱號，2009年獲得教育部“新世紀優秀人才”。