造“一口锅”煮“一锅饭”，他们耗时近30年干这件事

由西北工业大学魏炳波院士团队完成的材料科学与工程项目——“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”，是唯一一个荣获“2025年度国家技术发明奖一等奖”的民用项目。

说到这个非常专业的项目名称，魏炳波笑着告诉记者：“我们其实就做了两件事：造了‘一口锅’，煮了‘一锅饭’。”

魏炳波院士在接受采访。赵永新摄

可别小看了这“一口锅”和“一锅饭”。它们的研制前后耗时近30年，所蕴含的18项核心技术全面超过美国、欧洲和日本，总体达到国际领先水平，把我国空间材料科学推到世界前沿；相关技术成果广泛应用于空间站材料系统和超常凝固技术领域，产生了重大社会效益和国际影响。

钨合金、铌合金、锆合金等特种稀有金属材料，是核工业、航空航天、尖端武器等领域不可或缺的必备材料。“这些材料虽然极其重要，但在地面环境中研究、制备非常困难。”魏炳波解释说，“它们的熔点普遍超过2000℃，属于难熔合金。在地面环境中，你即使能把它们熔化了，也找不到能盛它们的容器，更谈不上精确测定其液态性质和快速凝固合成了。”

有没有解决的办法？

“有，那就是到太空上去研究。”魏炳波告诉记者，空间环境的微重力、无容器和深过冷等极端条件，为研究高温金属材料的物理化学性质、制备成形原理和组织性能调控提供了一条“捷径”。因此，伴随着航天事业发展起来的空间材料科学，就成为世界科技强国的必争之地。

1992年，我国启动载人航天工程，并确定了“发射载人飞船、建造空间试验站、建造载人空间站”的三步走战略，加快发展空间材料科学迫在眉睫。28岁的魏炳波响应祖国召唤，毅然回国效力，成为我国第一批49位“杰青”中的一员。

“当时，我国的空间材料科学研究面临两方面的严峻挑战。”魏炳波告诉记者，一是美俄欧等国家实施技术装备对华禁运，二是空间实验机会极少且成本高昂。“因此，必须采取‘地面画龙’—‘太空点睛’的策略，先在地面环境中进行太空模拟研究，等条件成熟后再移师到空间站做实验。”魏炳波说。

自1996年起，魏炳波带领一批青年教师，边建设、边研制、边研究，设计图纸、安装零部件、调试实验设备、开展实验研究……经过无数个日夜的持续攻关，团队建造了具有完全自主知识产权的静电场、超声场和电磁场多模式调控重力场，在地面环境创建起空间极端条件，在国际上首创了高温金属材料超常调制系列技术与科学实验系统，并成功进行了系列仿真研究。

魏炳波在实验室内的“锅”前留影。魏炳波院士团队供图

随着中国空间站的建成运行，兼任中国载人航天工程空间材料科学首席科学家的魏炳波，在中国科学院空间工程中心顾逸东院士统筹指挥下，在空间站无容器材料实验柜进行了多批次在轨实验，先后完成铌合金、锆合金、钨合金等难熔合金微重力条件下的静电悬浮、加热熔化、降温、过冷、凝固等重要实验，成功获取难熔合金熔体的关键热物理性质，在空间凝固制备方面取得多项科学新发现，为我国空间材料科学理论研究、新型高性能难熔合金材料制备等提供了坚实支撑。

中国空间站中实现钨合金的熔化和超常凝固，最高加热温度超过3100摄氏度。魏炳波院士团队供图

近30年持续攻关，其中的困难是如何克服的？

“其中最重要的一条，就是维护民族尊严的志气、骨气。”魏炳波至今忘不了当年在国外工作听到“请外籍同事离场”时的屈辱。他说：“现在咱们国家今非昔比，我们更要奋发有为、取得更多国际领先成果，并转化为新质生产力，服务于科技强国建设。”