堅持科研自主創(chuàng)新 心系中國裝備制造
——記廣東工業(yè)大學(xué)青年“百人計劃”特聘副教授吳正濤

衛(wèi)婷婷

裝備制造業(yè)是國家工業(yè)之基石，其發(fā)展水平在一定程度上集中體現(xiàn)了國家的綜合實力。2021年，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化升級。高技術(shù)制造業(yè)、裝備制造業(yè)帶動作用明顯增強，增加值分別增長18.2%、12.9%。對規(guī)上工業(yè)增長的貢獻(xiàn)率達(dá)到了28.6%和45%，成為國民經(jīng)濟發(fā)展的中堅力量。

隨著微納電子制造、航空航天、高端模具、精密機械等領(lǐng)域?qū)Ω呔取⒏咝屎透呖煽啃缘囊蟛粩嗵嵘タ司芗庸さ毒吆完P(guān)鍵零部件表面的高性能涂層技術(shù)已成為中國高端裝備制造業(yè)亟待解決的“卡脖子”難題。在這一背景下，環(huán)境友好型物理氣相沉積硬質(zhì)涂層技術(shù)應(yīng)運而生，其可賦予加工工具和關(guān)鍵構(gòu)件極限服役性能，成為裝備制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)。

面向國之所需，身肩科研之職責(zé)。廣東工業(yè)大學(xué)先進(jìn)制造表面研究團(tuán)隊副教授吳正濤長期圍繞物理氣相沉積（PVD）涂層基礎(chǔ)與應(yīng)用展開研究探索，立志為中國走向高端裝備制造業(yè)的創(chuàng)新主體道路發(fā)揮光和熱。

科研來源于興趣

“我們團(tuán)隊日常研究內(nèi)容就是鍍膜，包括基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，簡而言之就是在基材表面附著生長一層新物質(zhì)，從而賦予其新的性能，提高使用性。”吳正濤說。而正是這一層薄薄的膜，隱藏著巨大的學(xué)問。作為表面工程制造的一種，其涉及物理機械、材料、化學(xué)化工等多學(xué)科的交叉，而這一切都與吳正濤的興趣息息相關(guān)。

在廈門大學(xué)求學(xué)期間，機緣巧合之下，吳正濤幸運地與廈門大學(xué)王周成教授結(jié)識，當(dāng)時王教授正在主持國家科技支撐計劃研究項目“表面涂層技術(shù)研究及其在切削刀具上的應(yīng)用”，與吳正濤的興趣十分契合。在這一背景下，他決心師從王周成教授進(jìn)行碩博連讀。王老師勤勉寬厚、學(xué)識淵博，在他的引領(lǐng)下，吳正濤如饑似渴投入表面涂層技術(shù)方面的學(xué)習(xí)與理論研究中，并在這一階段，參與了國家科技支撐計劃項目、國家自然科學(xué)基金項目等多項研究工作，積累了大量研究數(shù)據(jù)與方法，極大地增強了自己獨立科研的能力。

2016年9月，吳正濤來到了廣東工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，師從“國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者、珠江學(xué)者”王啟民教授從事博士后研究。廣東工業(yè)大學(xué)有國際化先進(jìn)平臺，在平臺的支撐下，王啟明教授不僅指導(dǎo)吳正濤拓展新方向研究、敦促他提高研究深度，還帶領(lǐng)他深入企業(yè)，不斷探究實際生產(chǎn)問題、挖掘問題、解決問題，讓吳正濤收獲頗豐。如今，他仍對王周成教授和王啟民教授這兩位恩師對自己的諄諄教導(dǎo)心懷感恩。

吳正濤

到廣州工作兩年后，吳正濤認(rèn)為自己對物理氣相沉積技術(shù)的基礎(chǔ)理論認(rèn)識還需繼續(xù)加強。在王啟民教授的建議下，他選擇來到瑞典林雪平大學(xué)物理系，師從拉爾斯·霍特曼（Lars Hultman）、格檑琴斯基（Grzegorz Greczynski）教授開展研究探索。

瑞典林雪平大學(xué)物理系是國際涂層技術(shù)相關(guān)研究領(lǐng)域的先驅(qū)地，大量的原創(chuàng)性技術(shù)（如高功率脈沖磁控濺射HiPIMS等）誕生在那里、大量的頂級科研人員聚集在那里。在瑞典林雪平大學(xué)訪問學(xué)習(xí)期間，吳正濤與拉爾斯·霍特曼、格檑琴斯基和伊萬·彼得羅夫（Ivan Petrov）、J.E.格林（J.E. Green）等涂層領(lǐng)域國際頂級學(xué)者合作研究PVD等離子體性質(zhì)測量與分析等，為高性能涂層制備和性能調(diào)控提供依據(jù)。在積累研究經(jīng)驗的同時，他也深刻認(rèn)識到：“基礎(chǔ)科研十分重要，深耕基礎(chǔ)研究必能有所突破。”而這一切都為他今后回國開展工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。

發(fā)展中國的自主創(chuàng)新技術(shù)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。在吳正濤看來，科學(xué)研究一定要秉承著自力更生、自主創(chuàng)新的核心價值。只有將關(guān)鍵技術(shù)都掌握在自己手里，才能不為人所限。

吳正濤深知：雖然進(jìn)入21世紀(jì)之后，我國的硬質(zhì)涂層材料經(jīng)歷了革命性的發(fā)展，但相關(guān)硬質(zhì)涂層技術(shù)與國外相比仍存在著較大差距，特別是高端PVD硬質(zhì)涂層裝備嚴(yán)重依賴進(jìn)口；涂層新品種、關(guān)鍵工藝和制造軟技術(shù)都面臨跨國集團(tuán)的技術(shù)封鎖，導(dǎo)致我國在新型涂層沉積設(shè)備和新型納米復(fù)合涂層制備技術(shù)方面缺乏關(guān)鍵技術(shù)儲備和自主知識產(chǎn)權(quán)。為了使中國的研究，不被國外所限，他和研究團(tuán)隊一直在為做出屬于中國的自主創(chuàng)新技術(shù)而努力奮進(jìn)。

從事科研多年來，吳正濤主持了國家自然科學(xué)基金項目、廣東省自然科學(xué)基金項目及企業(yè)合作項目等。在這些項目的支持下，他和團(tuán)隊圍繞復(fù)合離子鍍技術(shù)、高端硬質(zhì)涂層設(shè)計、綠色制備與應(yīng)用開展關(guān)鍵共性技術(shù)研究，發(fā)明了復(fù)合離子鍍硬質(zhì)涂層技術(shù)及裝備，實現(xiàn)彎道超越，獲得性能優(yōu)于傳統(tǒng)PVD的硬質(zhì)防護(hù)涂層，解決了我國缺少高端鍍膜裝備和先進(jìn)硬質(zhì)涂層精細(xì)化設(shè)計的難題。

攻關(guān)開拓，收獲頗豐。在多年的項目探索中，吳正濤深刻認(rèn)識到：不同的科研項目所注重的東西也十分不同。縱向項目需要深挖關(guān)鍵科學(xué)問題，注重對科研問題的探索。而橫向項目需要從企業(yè)真正所需出發(fā)，深挖其存在的關(guān)鍵工藝問題，幫助企業(yè)或者公司解決實際的生產(chǎn)問題，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

團(tuán)隊合影

在相關(guān)研究中，吳正濤及其所在團(tuán)隊針對淬硬模具鋼等難加工材料，設(shè)計了AlTiSiN、A l T i N/A l C r S i N、AlCrSiVN、AlTiN/TiSiN等多元多層納米涂層，大大提高了刀具的性能和使用壽命，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用后廣獲好評：某車削刀具涂層與國際品牌涂層相比壽命提高4倍；某銑削刀具涂層與國際品牌相比壽命提高75%，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟利益。

科研背后的團(tuán)隊力量

近些年來，社會知識的總量呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長趨勢，科學(xué)技術(shù)的革新也越來越快。但是，與此相對立的是，個人研究朝著某一個方向越來越深入，很難順利攻克多學(xué)科問題。面對這一現(xiàn)狀，吳正濤十分擔(dān)憂。“在大多數(shù)情況下，實際生產(chǎn)或行業(yè)面臨的往往是交叉學(xué)科、復(fù)雜性問題，有時候會感覺自己的知識儲備不足、無法完成挑戰(zhàn)。”他說。

而這時候，團(tuán)隊就成為支撐吳正濤深入開展科研工作的中堅力量。在他看來，科學(xué)研究不僅要深耕自己，還要融入團(tuán)隊。團(tuán)隊的每個人術(shù)業(yè)有專攻，通過科研技術(shù)的融合，就能更好地解決科研問題，取得理想的科研成果。

多年來，廣東工業(yè)大學(xué)先進(jìn)表面制造研究團(tuán)隊在王啟民教授和航天專家李海慶教授帶領(lǐng)下，以“面向高端制造的表面工程研究”為主要研究方向，瞄準(zhǔn)高端制造業(yè)對表面工程的重大需求，開展了一系列創(chuàng)新探索。近5年主持多項國家級課題，包括國家自然科學(xué)基金項目5項、科技部項目1項，科研經(jīng)費2000多萬元；發(fā)表論文40多篇，獲國家發(fā)明專利授權(quán)20多項；主導(dǎo)國際標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)1項、國家標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)3項；獲得廣東省技術(shù)發(fā)明獎1項、國防技術(shù)發(fā)明獎1項，行業(yè)協(xié)會科技進(jìn)步獎2項，在領(lǐng)域內(nèi)做出了一系列領(lǐng)先性成果。

回首過往，皆為序章。面向中國裝備制造業(yè)的未來，吳正濤認(rèn)為自己所做的工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。未來5～10年內(nèi)，他們還將以等離子體表面工程研究為基礎(chǔ)，發(fā)展新型薄膜涂層材料和表面處理工藝。現(xiàn)如今，針對耐磨防護(hù)一體化薄膜傳感器這一國家亟需拓展的科研技術(shù)方向，研究團(tuán)隊已經(jīng)開展了相關(guān)前瞻性探索，并得到了科技部重點專項項目的支持。

“今后，我們還將面向國家高端制造業(yè)、新能源、健康醫(yī)療等方面展開應(yīng)用基礎(chǔ)研究，將研究真正扎根在祖國大地上。”瞄準(zhǔn)未來的科研目標(biāo)，吳正濤和他所在團(tuán)隊一直在路上。