2021上海“最美科技工作者”丁文江：一生追求“镁” 坚持做有用的科研

丁文江常常教导学生，做材料必须要持之以恒。

“‘最美科技工作者’不敢当，但镁是我一生追求。”得知自己入选2021上海“最美科技工作者”，中国工程院院士、上海交通大学教授丁文江打趣地说。

从阻燃镁合金到主承力结构镁稀土合金，从轻量化结构材料到各种功能性材料，镁合金在交通运输、电子信息、航空航天、医药健康甚至农业领域，有了越来越多的应用。在他和团队的长期研究引导下，金属镁已经摆脱了有形的躯壳，超脱成为充满个性和魔力的神奇物质。

“寓精于料，料要成材，材要成器，器要好用。”这是丁文江总结出的16字材料学科研思想。他认为，材料学研究必须追求“有用”，基础研究必须服务工程科研，再用科技成果转化获得的收益反哺基础研究。

让“中国镁”领跑世界

高性能镁合金是丁文江几十年来研究的核心。他说，上世纪80年代走进这一领域，是受到桑塔纳轿车的影响，“轿车上面有两个部件是镁做的，那么轻，特性那么丰富，真的好新奇”。

轻量化几乎是所有工业领域的追求目标，火箭减轻1克的经济价值堪比1克黄金。镁在实用金属结构材料中比重最小，仅为铝的2/3、钢的1/4。更难得的是，中国还是金属镁的大国，无论储量还是产量，均占全球90%以上。

开发“中国镁”势在必行。经过反复试验，丁文江发现，通过加入两种重稀土，可让镁合金的燃点从520℃大幅提升至935℃，抗拉强度超过500兆帕。“开挂”的镁合金实现了从非承力结构件到主承力结构件应用的颠覆性跨越，可用来制造直升机机匣、汽车发动机等。回想起当初的研发经历，他感慨地说：“由于技术是国际首创，从炉体、材料到工艺，每一步都得自己慢慢趟过去。”

如今，中国镁合金材料的身影已经遍布航空航天、国防工业、能源、医疗、农业等诸多领域。

不断开拓“镁”的边界

除了轻，镁还能作为氢的固态存储器。指着书架上小玻璃瓶里储存的银灰色“小药片”，丁文江告诉记者，这里面装的是“循环储氢镁合金”，每一片都是满满的“能量”。原来，一个镁原子可以带两个氢原子，丁文江团队开发的镁基储氢材料，可将氢以固态形式存储，到一定的条件再让它放出来。这一收一放，就是氢燃料电池。以无人机为例，以往无人机的飞行时间一次只有半小时，如今可延长至4到6小时，一口气可以飞行300公里。

镁氢结合材料是丁文江团队正在开拓应用的一个全新领域。“你们女生都很关心美容吧，把镁和氢结合起来，还能做成护肤品。”他说，只要把镁氢“小药片”融进喷雾水里，就能得到一瓶透明美容水，因为氢可以选择性中和有害自由基。氢镁材料还可做成固体饮料，参与人体补镁，因为镁是我们人体必需的元素，很多因激素分泌困难而引发的疾病都与缺镁有关。

据悉，上海交通大学氢科学中心已于2018年6月启动运行，重点研究氢能源、氢医学和氢农学领域的关键科学问题。今年7月，上海市氢科学技术研究会成立，将为氢科学技术发展搭建平台。

有用是材料研究的灵魂

丁文江常常教导学生，做材料必须要持之以恒，“深其一点，究其本质”，而不是往“钱”看。他还说，“材料就是有用的物质，有用是材料研究的灵魂”，身在高校从事基础研究的他，把成果能不能转化看得很重。

一次在和医生的交流中，丁文江注意到许多骨折病人或是心脏病患者，肌体康复后体内却埋下金属支架，许多人不得不忍受二次痛苦再经手术将支架取出。他灵光一闪：镁既可降解，又是人体所需有益元素，能不能让镁合金替代传统的医用金属支架呢？于是，他马上带领团队着手研发新一代可控降解的医用镁合金，历经一年终于开发出具有国际先进水平的骨内植物器械和心血管原型，目前动物实验已获得成功。镁合金接骨骨钉产品已经开展了16例人体临床试验，全部获得成功。

“我们要做有效的科研，而不是泡沫的科研，我们的研究需要紧紧扣着实际的需求和问题。”这是丁文江做科研的初心。在面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向经济主战场、面向人民生命健康的科研阵地，以镁为追求的他还在不断前行。