華中科技大學(xué)數(shù)字化材料成形與裝備團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人周華民（左二）與青年教授張?jiān)疲ㄗ笠唬┰诓榭丛O(shè)備。 （受訪者供圖）

湖北日報(bào)全媒記者 曾雅青

通訊員 張心雨 陳歡

材料成形技術(shù)，是連接材料與高性能零部件的橋梁。在材料成形過程中，一點(diǎn)點(diǎn)參數(shù)波動都可能造成產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。那些肉眼難以分辨的工況變化，該如何處理？

華中科技大學(xué)數(shù)字化材料成形與裝備團(tuán)隊(duì)，致力于將材料成形制造“數(shù)字化”。他們自主研發(fā)的國產(chǎn)材料成形智能裝備與仿真工業(yè)軟件，不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量，還可以降低制造成本。

今年，該團(tuán)隊(duì)榮獲2025年度“中國青年五四獎?wù)录w”稱號。

“國家需要什么，我們就研究什么”

走進(jìn)華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室，一臺“身形龐大”但精密運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備映入眼簾。

這是團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、該院教授周華民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的最新一代鋰電涂布裝備。

2012年，國內(nèi)鋰電裝備嚴(yán)重依賴進(jìn)口?！皣倚枰裁?，我們就研究什么?！睂?dǎo)師李德群院士的囑托縈繞在周華民心頭，他決定轉(zhuǎn)向鋰電裝備研發(fā)。

一切從零開始。

團(tuán)隊(duì)成員系統(tǒng)學(xué)習(xí)鋰電材料特性和制造工藝，耗時(shí)3年自主搭建研發(fā)平臺。大家長期駐守企業(yè)生產(chǎn)一線，邊學(xué)邊研究。

博士生李浩然是團(tuán)隊(duì)成員之一。他介紹，涂布機(jī)是鋰離子電池制造中的核心設(shè)備，其作用是將電池正負(fù)極漿料涂覆在金屬基材（銅箔或鋁箔）上，通過干燥形成符合要求的電芯涂層。這一過程直接影響了電池的一致性、安全性等關(guān)鍵性能指標(biāo)，因此必須保證漿料涂覆均勻且精準(zhǔn)。

然而，金屬基材非常薄，厚度僅有頭發(fā)絲的十分之一，人工精確操控機(jī)器進(jìn)行涂覆和干燥幾乎不可能。

但這臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的涂布機(jī)可以做到——

通過數(shù)字化設(shè)計(jì)對流量與速度進(jìn)行精確配比，涂布機(jī)可實(shí)現(xiàn)精確控制，制造出優(yōu)質(zhì)電極涂層，為生產(chǎn)高性能鋰離子電池奠定基礎(chǔ)。

近3年來，周華民團(tuán)隊(duì)聯(lián)合企業(yè)開發(fā)鋰電涂布裝備數(shù)千臺（套），性能指標(biāo)國際領(lǐng)先，市場占有率全球第一。

為復(fù)合材料智能監(jiān)測提供新方案

團(tuán)隊(duì)成員之一、該學(xué)院副教授周何樂子是周華民的學(xué)生，畢業(yè)后留校任教。

她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)復(fù)合材料灌注成形介電監(jiān)測系統(tǒng)，能對復(fù)合材料灌注成形過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，精準(zhǔn)識別產(chǎn)品內(nèi)部缺陷，為工藝優(yōu)化提供可靠數(shù)據(jù)支持，減少廢品率。

研發(fā)之路困難重重。

周何樂子介紹，監(jiān)測系統(tǒng)使用的是介電傳感器，監(jiān)測精度容易被邊緣電場干擾影響，“就像兩個(gè)人在噪音環(huán)境中聊天，雙方都很難聽清楚對方的聲音”。

為破解這一難題，周何樂子團(tuán)隊(duì)不斷嘗試。數(shù)不清經(jīng)過多少次數(shù)據(jù)分析，靈感不期而至——

“學(xué)生張峰嘉提出設(shè)想，我們觀察湖面會發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)石頭投入水中時(shí)，湖面才會產(chǎn)生水波。那么，介電傳感器的監(jiān)測信號變化是否也有一個(gè)像‘石頭’一樣的觸發(fā)點(diǎn)？”周何樂子說，受到這一思路的啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)開始對介電傳感器的信號變化進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)可以運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對監(jiān)測信號進(jìn)行處理，去除信號中的干擾因素。

經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)和調(diào)整，系統(tǒng)分析得到的監(jiān)測信號最終實(shí)現(xiàn)與實(shí)際觀測信息精準(zhǔn)對應(yīng)，為復(fù)合材料的智能監(jiān)測提供了一種新方案。

接續(xù)奮斗引領(lǐng)成形智能技術(shù)發(fā)展

一代人有一代人的使命。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)建立起“學(xué)術(shù)帶頭人—青年學(xué)者—青年學(xué)子”育人梯隊(duì)，打造“青藍(lán)相繼”育人模式，持續(xù)助力青年成長成才。

國家級領(lǐng)軍人才計(jì)劃獲得者、青年教授張?jiān)拼笕龝r(shí)便師從周華民?！爸芾蠋熃涛覀円铱杏补穷^，帶領(lǐng)我們在國際上率先攻克塑料注射成形智能在線調(diào)控技術(shù)。”他說。

憑借這一技術(shù)，團(tuán)隊(duì)通過產(chǎn)學(xué)研合作研制出精度全球領(lǐng)先的注射成形裝備，在國內(nèi)首次注射成形出變厚度、大曲率航空透明件，規(guī)模化應(yīng)用于多型號國家重大裝備。

博士生丁浚純在碩士階段加入該團(tuán)隊(duì)，主要負(fù)責(zé)工業(yè)軟件開發(fā)方面的研究工作?！耙稽c(diǎn)基礎(chǔ)都沒有，從頭開始學(xué)。”他回憶，為幫助大家盡快上手，團(tuán)隊(duì)老師經(jīng)常帶學(xué)生去企業(yè)與一線科研人員、工程師面對面交流，收集一手?jǐn)?shù)據(jù)和資料。

近年來，團(tuán)隊(duì)先后牽頭獲得2019年和2023年國家科技進(jìn)步二等獎，國際行業(yè)學(xué)會評價(jià)其為“引領(lǐng)成形智能技術(shù)發(fā)展方向”。

“數(shù)字化材料成形作為將新材料加工成高性能器件的核心技術(shù)，是世界科技前沿和國際競爭高地，為黨和國家攻克科研難關(guān)、培養(yǎng)科研人才，我們義不容辭?！敝苋A民說。