在合肥科學島，有著“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST，不斷刷新等離子體運行時長世界紀錄。可控核聚變裝置內部等離子體溫度高達上億攝氏度，高強度粒子持續沖刷內壁。想要保障設備長期安全穩定運行，一套性能過硬的防護材料必不可少。

“材料的邊界決定了人類探索的邊界。”在合肥工業大學智能制造技術研究院實驗室，合肥工業大學博士吳運飛指著實驗室裡一塊塊泛銀灰色的鎢基板材告訴記者。這些材料，正是守護“人造太陽”平穩運行的專屬“鎧甲”。

吳運飛師從吳玉程教授，而吳玉程教授團隊從2000年初就開始從事特種功能材料研究，帶領團隊持續攻堅“人造太陽”EAST裝置所需的抗輻照鎢基材料。這類材料需要直面上億攝氏度的等離子體，是制造聚變裝置偏濾器、第一壁等關鍵部件的核心材料。

“純鎢高溫環境下會發生再結晶，內部晶粒急劇長大導致硬化脆化，承受極端熱負荷時極易開裂失效。一旦部件破損，雜質會進入等離子體引發破裂，威脅裝置穩定運行。正因如此，抗輻照材料成為可控核聚變商業化的核心瓶頸之一。”吳運飛向記者解釋。

為攻克這一行業難題，在吳玉程教授帶領下，團隊開啟了長達近二十年的艱苦攻關。從材料體系篩選到制備路線驗証，每一輪都要經歷“方案設計—粉體制備—燒結驗証—性能測試”的完整閉環，參數組合數以千計，實驗方案被反復推倒重來。

歷經無數次迭代，團隊最終突破液-液分子級濕化學摻雜技術，成功研制出氧化物彌散強化鎢基抗輻照部件，破解了純鎢輻照脆化、抗熱負荷性能差等核心難題。同時，團隊通過熱等靜壓及中間過渡層設計，實現鎢銅的高強度結合，全套復合部件已在EAST裝置完成入堆驗証。“基於自研增強鎢基材料的性能優勢，團隊已成功向德國於利希研究中心小批量供應聚變抗輻照部件，邁出了從服務國內大科學裝置到參與國際聚變供應鏈的第一步。”吳運飛說。

手握硬核技術，如何走出實驗室、完成產業化落地？2022年，承擔產業化運營的合肥邁微新材料技術有限公司正式落地，真正把論文寫在車間裡。

據吳運飛介紹，依托合工大智能院搭建中試平台，企業率先在包河區實現小批量試產，成立以來，獲得合肥產投等多家國內頭部機構近億元融資。此外，企業持續向外擴充產能，先后在宣城布局特種粉體生產基地、合肥搭建精密器件量產產線，構建起覆蓋粉體、部件、產品的產業布局。

“商用聚變堆全面落地至少還要十余年，行業短期難以大規模放量，我們必須沿途下蛋、自主造血。”吳運飛介紹，團隊基於特種功能材料相關技術，衍生出多個應用場景。自研微波暗室吸波貼片打破日韓企業國內市場長期壟斷，是國內唯一實現工程化量產並達到國際先進水平的企業，現已創造數千萬元營收，同時配套軍工場景的隱身粉體材料也已實現交付。

“AI服務器等應用場景電源模塊趨於小型化、低電壓、大電流，對磁性器件提出了更高的要求，團隊自主研發的粉體材料應用於一體成型電感產品，能夠有效匹配新一代AI服務器電源模塊需求。”吳運飛表示，該產品目前月產能可達2000萬顆，穩定供貨於榮耀、大疆、海康等頭部企業。

合肥得天獨厚的聚變產業沃土，為企業成長持續賦能。目前，合肥已建、在建和預研大科學裝置13個，其中合肥未來大科學城9個裝置集結成片，成為全國大科學裝置最密集、創新能級最高的區域之一。“這些大科學裝置為抗輻照材料的攻關提供了最真實、最苛刻的驗証場景，倒逼材料技術持續迭代升級。”吳運飛說，中國科大、合工大等高校持續為企業輸送材料、核物理專業優秀人才。

展望未來，吳運飛表示，團隊將持續優化抗輻照材料性能，拓寬核電、航空、軍工等多元應用場景，讓這項源自合肥的前沿技術，在國家戰略需求的舞台上綻放光芒。（記者 劉靜文 實習生 施媛媛）