徐春杰教授和诺奖得主谢赫特曼教授
结缘西理工 落地大西安
丹·谢赫特曼，1941年出生于以色列的特拉维夫，国际著名的材料学家。1982年，丹·谢赫特曼教授创造性地发现了一种新形态的二十面体相（Icosahedral Phase）分子结构，从而开辟了研究准晶的全新领域，荣获2011年诺贝尔化学奖。作为谢赫特曼教授的博士后，徐春杰曾跟随谢赫特曼教授学习两年，致力于镁合金的研究。回国后，徐春杰老师一直从事镁合金的相关研究工作，期间还多次返回谢赫特曼实验室开展合作研究。
“在一次跟谢赫特曼教授的交流中，他就镁合金3D打印相关技术询问我的想法时，我非常感兴趣。”徐春杰回忆说：“我连夜把想法整理成书面材料发给谢赫特曼教授，教授看后十分高兴，想要与我见面详谈。”后来，谢赫特曼教授来西安参加Founders Space公司会议时，徐春杰老师和谢赫特曼教授再次见面详谈了镁合金3D打印研究的相关技术，并初步商定共同合作进行此项技术的科学研究。
2018年9月，谢赫特曼教授受聘为西安理工大学特聘教授，与徐春杰老师共同开发快速凝固、高强韧镁合金新型材料方面的合作研究。
西安市政府获知此项研究后，十分支持。在各方的推动下，2018年11月，谢赫特曼诺奖新材料研究院签约仪式在西安曲江国际会议中心举行。2019年3月27日，西安谢赫特曼诺奖新材料研究院在高新区举行了揭牌仪式，正式落地西安。同时，成立西安谢赫特曼诺奖新材料研究院有限公司，项目致力于产业转化。
镁金属性能佳 应用前景广阔
镁具有四大优质特点：首先，低密度、高比刚度。在同等体积下，镁的质量远远轻于其他金属材料。“通过3D打印轻合金，可以将飞机座椅骨架实现了减重56%。这对商业航空公司意味着如果以100架A380飞机服役20年来计算，航空公司将节省2亿多美元的燃料费用。这好比8万辆汽车一年减少126000吨的二氧化碳排放量。由此可见，3D打印轻合金的经济效益和社会效益十分可观。”
对于这些数据，徐春杰烂熟于心。
“镁的电磁屏蔽性好。在日常生活中，许多电子设备采用镁合金作为机器外壳。”徐春杰继续介绍说，镁的生物兼容性好。镁元素是人体必须摄入的微量元素之一。生活中，如果摔伤骨折，医生在进行手术时往往会使用钢板、钢钉对骨头进行加固。由于钢的生物兼容性不好，在伤口愈合时，患者有时会产生疼痛，严重时还需要服用药物来减少排异反应。同时，在骨头重新长好后，患者往往需要进行再次手术，取出身体里的钢板、钢钉，这无疑对患者带来诸多不便。“如果使用镁合金作为支撑固定材料，就能大大降低排异反应的发生。更为重要的是，植入的镁合金会随着骨骼的愈合和生长被人体慢慢吸收，因此避免了患者的二次手术。”徐春杰说，生物医用镁合金的基础研究无疑会推动医学领域的发展变革，更会为众多病人减轻痛苦。
还有就是镁的阻尼性能好，可以被广泛运用于一些装备的壳体，这样可以降低运动过程的共振噪音，提高了可靠性。
知难而上 为区域创新发展作贡献
镁合金3D打印具有非常好的市场前景和可挖掘性。徐春杰介绍，镁合金是金属工程结构材料中最轻的材质，近年来在世界上的应用与日俱增。低密度、高比刚度、高比强度、优良的减震性、稳定性、电磁屏蔽性和绿色环保等是镁合金的特点。然而，由于镁合金在铸造时易出现疏松、夹渣、裂纹以及气孔等缺陷，严重影响了材料加工成型后的最终性能，阻碍了其广泛应用。而3D打印可以很大程度上缓解这些问题。
目前3D打印常采用技术是激光、电子束和电弧增材。如果用激光或者电子束3D打印镁合金，由于镁熔点低、蒸气压低、易挥发的金属特性使镁合金3D打印研究难度极大。因此，国内外相关研究很少。
“也正因为这是一块‘难啃的硬骨头’，我们对镁合金3D打印技术的研究才产生了浓厚兴趣。”徐春杰说，知难而上，这正是科学研究的精神所在。
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