8月6日，上海交大材料科学与工程学院王浩伟教授手里拿着一块金属光泽的银白色汽车零件，不远处则放着完全相同的黑色铸铁件。一掂量你会发现，两个零件虽然完全相同，但重量却有天壤之别。

  王浩伟教授说，相比铸铁件，银白色零件能做到减重60%左右，最重要的是，它的比强度和比刚度甚至超过了“太空金属”钛合金。

  几年前，上海均瑶（集团）有限公司总裁王均豪向一家汽车零件企业介绍这款材料时，对方觉得不可思议：“均豪，你遇到骗子了吧？世界上哪有这么好的材料？”

  什么材料这么神奇？竟然连钛合金都“自愧不如”？这种神奇的材料是由交大王浩伟教授团队合力攻坚30年，研制出的超强纳米陶瓷铝合金材料。

  纳米陶瓷铝合金，顾名思义，就是陶瓷和金属铝的合金。王浩伟教授形象地说，就像把水和沙子混在一起。铝很轻，铝合金材料可以使手机、电脑更加轻薄，但弱点也很明显：太软，易变形、断裂，韧性有余，强度和硬度不足。而陶瓷是种硬度极强的材料，比钢铁都硬得多。只不过，陶瓷“宁折不弯”，太脆了。

  铝和陶瓷，一柔一刚，能否把两者结合，把陶瓷掺到铝里，制作出质量轻、硬度大，有韧性又不易断裂变形的铝基复合材料？

  早在上世纪80年代就有人尝试过。王浩伟说，国际上的传统方法是先把陶瓷制成颗粒或纤维，然后用搅拌铸造或粉末冶金的方法混入铝合金中获得铝基复合材料。这种办法能提高材料的强度和刚度，可是加进去的陶瓷颗粒尺寸过大，加工成形很困难，而且陶瓷的尖角会造成强度及塑性差、性能不稳定等一系列问题，严重阻碍了这样一种材料的工程应用。

  “目前这种材料还没办法实现大规模应用，最主要的问题是加工困难。”王浩伟说。

  “既然外加陶瓷的路走不通，我们就逆向思维——‘无中生有’，让陶瓷自己从铝里‘长’出来，这样两种材料就能相容了。”

  纳米陶瓷铝合金从无到有，王浩伟教授描述得就像 “玩水玩沙子”那么轻松，但实际上这样一种材料从研发到应用历经30多年，它背后凝结着上海交大老、中、青五代“材料人”的心血和努力。

  上世纪90年代，我国复合材料的创始人之一、上海交大金属基复合材料国家重点实验室创建者吴人洁教授，最早提出了采用“原位自生”方法在铝合金中长出陶瓷增强体，制备铝基复合材料，进入当时材料制备的“无人区”。

  “我们从1992年就开始了纳米陶瓷铝合金的基础研究，当时国际上采用的都是铝里‘掺’陶瓷的物理方法，效果都不是很理想；吴人洁教授第一次提出用化学方法在铝里‘长’陶瓷，这是非常新颖的思路。对于金属冶金来说，非金属（比如陶瓷成分）是金属中的杂质成分，研究人员避之犹恐不及，哪儿有人还自己通过化学方法掺入‘杂质’？但在后来的研究中我们得知，只要经过控制化学反应的进程，把陶瓷颗粒的尺度、形态和分布控制在合理的范围内，这些调皮的‘陶瓷小精灵’就能发挥作用，变成对材料有帮助的部分。”王浩伟教授介绍说。

  采用“原位自生技术”，通过熔体控制自生，陶瓷颗粒的尺寸由外加法的几十微米降低到纳米级，突破了外加陶瓷铝基复合材料塑性低、加工难等应用瓶颈。

  这种纳米陶瓷铝合金重量轻，且具有高刚度、高强度、抗疲劳、低膨胀、高阻尼、耐高温等特点，即使外来作用力“泰山压顶”，纳米陶瓷铝合金也能做到“岿然不动”，可以可以称为四两“扛”千斤了。

  复合材料是航空材料领域争夺的技术高地。“一代材料，一代飞机”，每一次航空材料的变革都带来了航空技术的巨大进步。为了能够更好的保证飞行安全，民用客机的机体结构材料对抗腐蚀、抗疲劳性要求极高，为了使飞机安全、经济、舒适、环保，重量轻、抗腐蚀、耐疲劳的铝锂合金材料和碳纤维复合材料是目前新一代飞机研制较为理想的结构材料。

  如今，王浩伟教授团队研制的纳米陶瓷铝合金材料则具有更大的减重潜力。中国商飞副总经理、C919大型客机总设计师吴光辉透露，即使和最顶级的碳纤维复合材料相比，纳米陶瓷铝合金也能做到减重12%，而且工艺性好、成本低，有望成为下一代航空新材料。据悉，“目前纳米陶瓷铝合金型材试验已通过，下一步将进行板材和锻件试验。”此外，纳米陶瓷铝合金此前已经用于天宫一号、天宫二号、量子卫星、气象卫星等核心部件。同时，应用于内燃机活塞和汽车核心部件，不仅能有效减重，还可以节能减排、提高安全性。

  “纳米陶瓷铝合金的工艺和铝合金差不多，因此成本远低于钛合金、碳纤维复合材料。”

  然而一项能推动材料轻量化革命的成果不能只局限于实验室，服务社会、实现产业化应用才是根本。

  不久前，安徽省淮北市人民政府、上海交通大学、上海均瑶（集团）有限公司、安徽相邦复合材料有限公司签署“四方协议”，依托上海交大材料科学与工程学院王浩伟教授团队建设交大陶铝新材料创新中心。

  2013年，安徽省淮北市政府从土地、资金、政策、人才等进行了多方支持，形成了具有年产千吨级中试及生产基地，并成立了安徽相邦复合材料有限公司，使纳米陶瓷铝合金材料的量产能力能满足在航天、航空、汽车等领域大规模应用的需求。淮北市副市长朱浩东透露，淮北将设立20亿产业高质量发展基金，帮助新材料在淮北进行产业推广应用。

  早在几年前，上海均瑶集团就参与了新材料的市场化和产业化探索。王均豪把这次探索看成是他的第3次创业。“如何市场化？国际上一片空白，只能从头开始，跑企业、找合作，构建政产学研架构，都得亲历亲为。”2015年，上海交大与上海均瑶（集团）有限公司合作建设联合研发中心，使纳米陶瓷铝合金迅速进入航空和汽车等百亿以上级别的产业领域。在航空领域，目前王浩伟教授团队已在航发、商发开展多种航空发动机叶片试验，与中国商飞实现深度合作，剑指“新一代航空材料”；在汽车领域，转向节已通过台架试验，内燃机活塞也即将量产。

  30年如一日，王浩伟团队面对外界的诱惑淡然处之，做科研时则像一把“尖刀”，无所畏惧地深入到科学难题中攻坚克难，踏实地扎根科研一线，勇敢地探索未知世界。“我们30年只专心做了一件事，值了。”王浩伟笑着说。