這幾天，青島科技大學材料科學與工程學院大四學生梁紹臻很忙碌，他和小伙伴們剛從南昌賽場捧回了第七屆中國國際“互聯網+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽銀獎，回校之后他要補上先前因比賽落下的實驗，還要關注八月份新創(chuàng)辦公司的運營情況。2000年出生的梁紹臻和另外兩位同學在王志義、王曼兩位老師的指導下共同研發(fā)了加工先進陶瓷精密部件的新技術，破解了當前先進陶瓷部件精密化、低成本、規(guī)模化制造難題，獲國家發(fā)明專利5項。正是這項新技術讓他們摘得了國賽銀獎，也幫助他們在兩個月里創(chuàng)收20余萬元。

破解技術難題，在陶瓷燒結之前“做文章”，讓生坯像“軟鋼”

人們生活中常用的傳統陶瓷主要是以天然硅酸鹽礦物為原料燒制而成；而先進陶瓷又被稱為特種陶瓷、精密陶瓷，是采用高純度、超細人工合成或精選的無機化合物為原料，具有精確的化學組成、精密的制造加工技術和結構設計，擁有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化、高硬度等優(yōu)良性能的新型材料，可用于機械、電子、化工、冶煉、能源、醫(yī)學、航空航天、國防等領域。先進陶瓷性能如此優(yōu)越，可加工成本很高，特別是形狀復雜的高精度部件，加工難度大、周期長、成品率低，極大制約了其產量和市場化應用。“對比一下，像塑料等有機高分子材料，一‘吹’就能‘吹’出個容器；金屬材料用車床可以加工成各種形狀；而陶瓷由于其自身的高強度、高硬度、高脆性，加工難度是有機高分子材料和金屬材料的幾百倍。”青島科技大學材料科學與工程學院教授王志義說。傳統的加工方法多是在陶瓷燒結之后“做文章”，用金剛石磨料一點一點、一層一層進行磨削加工，工序繁雜，費時費力，陶瓷表面也容易留下微裂紋，影響性能。用這種方法加工簡單形狀尚可，加工復雜形狀很難，往往精度達不到。

針對這個難題，王志義指導學生關注陶瓷生產的全工藝，在燒之前“做文章”，即把生坯加工成所需要的形狀，然后再燒制。不過這又面臨新的難題，那就是普通生坯的強度非常低，只有4至6兆帕，而且很脆，一加工就會碎掉。為此，梁紹臻和他的兩位同學想到了有機無機雜化技術，以有機為主、無機為輔，構建出三維網絡強化結構并以此來固定生坯粉料，這樣就獲得了高強度且具有塑性的生坯。這種生坯的強度可達到60兆帕，接近軟鋼的水平，并且有一定韌性，因此可以像金屬一樣直接進行機床加工，各種復雜精密的形狀都不再是難題。這個原理聽上去并不難，但實際上這其中的有機無機雜化技術才是真正的核心技術。雜化技術就像生物學中的雜交技術，它使生坯融合了有機和無機的優(yōu)點，即塑性和強度。但有機和無機是相互對立的兩種物質，梁紹臻和他的同學所突破的，就是為這兩者搭建“橋梁”，使它們相遇并和平共處。

用陶瓷代替金屬加工成螺栓、閥門、模具等，市場前景廣闊

金屬螺栓在日常生活中隨處可見，但陶瓷螺栓并不常見，究其原因，就是用傳統的陶瓷加工方法很難做出精密螺紋，其加工成本是金屬螺栓的上百倍。梁紹臻和他的同學用自主研發(fā)的方法，實現了陶瓷螺栓的機床加工，成本大幅降低，且可以進行規(guī)模化生產。梁紹臻告訴記者，他們的陶瓷螺栓已經賣給了鋼鐵部件生產企業(yè)，用在鋼水連鑄機中。以前企業(yè)生產都是使用金屬螺栓，耐溫性差，使用壽命只有12小時，時限一到就要停機更換，頻繁停機給企業(yè)帶來的損失非常嚴重。而陶瓷螺栓耐高溫，使用壽命可達7至10天，大幅降低了停機頻次和成本消耗。他們自主創(chuàng)業(yè)的公司成立僅兩個月，陶瓷螺栓就創(chuàng)收20多萬元。此外，他們生產的耐腐蝕全陶瓷閥門，解決了金屬閥門不耐腐蝕和磨損，以及內貼陶瓷片金屬閥門熱膨脹系數不一致容易泄露的問題。他們生產的耐磨多孔陶瓷輪胎模具，不但解決了金屬模具易磨損的問題，還解決了金屬模具無法避免的輪胎毛刺問題，有效提高輪胎性能。這兩種產品也都實現了市場銷售。

學業(yè)事業(yè)兩不誤，作為專業(yè)成績第一名、國家獎學金獲得者，目前梁紹臻已被成功推免至華東師范大學。他說，雖然明年就要“轉戰(zhàn)”上海，但公司作為科技型企業(yè)，研發(fā)設計工作并不受地域限制，相反，他會用進一步深造所獲得的知識和能力更好地為公司發(fā)展服務。“我們公司的目標是成為世界頂尖的先進陶瓷研發(fā)集合體。”這位“00后”如是說，語調平和，卻充滿堅定。（青島日報社/觀海新聞記者 王沐源）

責任編輯：楊海濤