张荻：2025年第三届上海交通大学“睿远科技大奖”工程与材料科技奖获奖人

获奖人：张荻
中国科学院院士
上海交通大学讲席教授

获奖理由
 

他建立了金属基复合材料界面相容及效应的理论平台，揭示了复合强化与构型耦合机理，创制出轻质高性能金属基复合材料，打破国际壁垒，应用于多个重大工程与高端装备，支撑了我国航天及国防领域的集成创新发展。

科研故事

“像我们做材料，就是非常注重面向国家的需求，国家要什么材料，需要材料有什么性能，我们要根据这些出发，来进行设计、制备、解决关键的科学问题和技术问题。

做到基础研究支撑应用研究，应用研究又反过来给基础研究提出一些关键工程上的科学技术问题。

材料科学是一个涉及面比较广的学科，一个交叉的领域。我们复合材料就是将不同的具有优异性能的材料复合在一起，金属基复合材料有一个最大的特点就是，我们在金属里加入高、强、硬的增强体，它虽然提高了材料的强度、耐磨性和刚度，但它最大的问题就是它的韧性比较低。如何来提高它的韧性？实际上我们也搜索了很多的文献，最早应该是英国人研究过贝壳，它是由比较硬的碳酸钙和比较软质的蛋白组成，基础研究就表明，这种特殊的贝壳在空间形成的微纳砖砌结构，会大幅度提高它的强度和韧性。

实际上，这一点跟我们古代老祖宗盖万里长城一样，砖泥结构，所以我们从砖泥结构看到，它的强韧性都可以得到共同提高以后，在金属领域，我们就提出，用金属做砖、用碳纳米管石墨烯做水泥，把它堆砌起来，来做研究。

在这个工作里，我们从设计、制备、加工，解决了很多的关键的基础问题。2024年11月30号，我们国家发射的长征十二号就用这种材料代替原有的铝合金，它的比强度与比模量提高，使我们的火箭构件减重10%，取得了非常好的效果。

实际上，自然界不管是生物、还是植物，实际上都是复合材料，它最大的特点就是，通过同种材料在空间里形成不同的结构，产生优异性。

讲个最简单例子，我们可以看到蝴蝶，我们看到在寒冷地带的蝴蝶，大多数都是黑颜色。它为什么黑颜色呢？黑颜色就是我们的黑色素，可以吸收光，在蝴蝶的鳞片上，它就长出了很多光陷阱，光进到光陷阱里后大量地吸收太阳光，就可以保暖。

同样，蝴蝶的材质都一样，热带的蝴蝶是彩色的。我们经常看到的巴西闪蝶，是紫蓝发光的颜色。它为了生存，通过结构的变化，变成一种反光的结构，把照到身上的太阳光、能量比较高的蓝绿光、可以灼烧它身体的光，反射出去。所以自然界给我们演绎了一个非常简单的组分的材料，在不同的地方形成不同的结构、带来不同的性能。

因此，我们从这个地方得到灵感后，我们做复合材料，要具有自然界特殊的结构，把自然界这种特殊结构的性能跟我们人工材料组合起来，就可以做到材料加构型 ‘1+1大于2’，这样的话，我们就可以做到认识自然、改造自然，乃至超越自然。”