——记广东工业大学青年“百人计划”特聘副教授吴正涛

卫婷婷

装备制造业是国家工业之基石，其发展水平在一定程度上集中体现了国家的综合实力。2021年，我国产业结构进一步优化升级。高技术制造业、装备制造业带动作用明显增强，增加值分别增长18.2%、12.9%。对规上工业增长的贡献率达到了28.6%和45%，成为国民经济发展的中坚力量。

随着微纳电子制造、航空航天、高端模具、精密机械等领域对高精度、高效率和高可靠性的要求不断提升，攻克精密加工刀具和关键零部件表面的高性能涂层技术已成为中国高端装备制造业亟待解决的“卡脖子”难题。在这一背景下，环境友好型物理气相沉积硬质涂层技术应运而生，其可赋予加工工具和关键构件极限服役性能，成为装备制造业发展的关键共性技术。

面向国之所需，身肩科研之职责。广东工业大学先进制造表面研究团队副教授吴正涛长期围绕物理气相沉积（PVD）涂层基础与应用展开研究探索，立志为中国走向高端装备制造业的创新主体道路发挥光和热。

科研来源于兴趣

“我们团队日常研究内容就是镀膜，包括基础研究和应用研究，简而言之就是在基材表面附着生长一层新物质，从而赋予其新的性能，提高使用性。”吴正涛说。而正是这一层薄薄的膜，隐藏着巨大的学问。作为表面工程制造的一种，其涉及物理机械、材料、化学化工等多学科的交叉，而这一切都与吴正涛的兴趣息息相关。

在厦门大学求学期间，机缘巧合之下，吴正涛幸运地与厦门大学王周成教授结识，当时王教授正在主持国家科技支撑计划研究项目“表面涂层技术研究及其在切削刀具上的应用”，与吴正涛的兴趣十分契合。在这一背景下，他决心师从王周成教授进行硕博连读。王老师勤勉宽厚、学识渊博，在他的引领下，吴正涛如饥似渴投入表面涂层技术方面的学习与理论研究中，并在这一阶段，参与了国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目等多项研究工作，积累了大量研究数据与方法，极大地增强了自己独立科研的能力。

2016年9月，吴正涛来到了广东工业大学机电工程学院，师从“国家优秀青年科学基金获得者、珠江学者”王启民教授从事博士后研究。广东工业大学有国际化先进平台，在平台的支撑下，王启明教授不仅指导吴正涛拓展新方向研究、敦促他提高研究深度，还带领他深入企业，不断探究实际生产问题、挖掘问题、解决问题，让吴正涛收获颇丰。如今，他仍对王周成教授和王启民教授这两位恩师对自己的谆谆教导心怀感恩。

到广州工作两年后，吴正涛认为自己对物理气相沉积技术的基础理论认识还需继续加强。在王启民教授的建议下，他选择来到瑞典林雪平大学物理系，师从拉尔斯·霍特曼（Lars Hultman）、格檑琴斯基（Grzegorz Greczynski）教授开展研究探索。

瑞典林雪平大学物理系是国际涂层技术相关研究领域的先驱地，大量的原创性技术（如高功率脉冲磁控溅射HiPIMS等）诞生在那里、大量的顶级科研人员聚集在那里。在瑞典林雪平大学访问学习期间，吴正涛与拉尔斯·霍特曼、格檑琴斯基和伊万·彼得罗夫（Ivan Petrov）、J.E.格林（J.E. Green）等涂层领域国际顶级学者合作研究PVD等离子体性质测量与分析等，为高性能涂层制备和性能调控提供依据。在积累研究经验的同时，他也深刻认识到：“基础科研十分重要，深耕基础研究必能有所突破。”而这一切都为他今后回国开展工作奠定了坚实的基础。

发展中国的自主创新技术

科学技术是第一生产力。在吴正涛看来，科学研究一定要秉承着自力更生、自主创新的核心价值。只有将关键技术都掌握在自己手里，才能不为人所限。

吴正涛深知：虽然进入21世纪之后，我国的硬质涂层材料经历了革命性的发展，但相关硬质涂层技术与国外相比仍存在着较大差距，特别是高端PVD硬质涂层装备严重依赖进口；涂层新品种、关键工艺和制造软技术都面临跨国集团的技术封锁，导致我国在新型涂层沉积设备和新型纳米复合涂层制备技术方面缺乏关键技术储备和自主知识产权。为了使中国的研究，不被国外所限，他和研究团队一直在为做出属于中国的自主创新技术而努力奋进。

从事科研多年来，吴正涛主持了国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目及企业合作项目等。在这些项目的支持下，他和团队围绕复合离子镀技术、高端硬质涂层设计、绿色制备与应用开展关键共性技术研究，发明了复合离子镀硬质涂层技术及装备，实现弯道超越，获得性能优于传统PVD的硬质防护涂层，解决了我国缺少高端镀膜装备和先进硬质涂层精细化设计的难题。

攻关开拓，收获颇丰。在多年的项目探索中，吴正涛深刻认识到：不同的科研项目所注重的东西也十分不同。纵向项目需要深挖关键科学问题，注重对科研问题的探索。而横向项目需要从企业真正所需出发，深挖其存在的关键工艺问题，帮助企业或者公司解决实际的生产问题，提高产品的市场竞争力。

在相关研究中，吴正涛及其所在团队针对淬硬模具钢等难加工材料，设计了AlTiSiN、AlTiN/AlCrSiN、AlCrSiVN、AlTiN/TiSiN等多元多层纳米涂层，大大提高了刀具的性能和使用寿命，相关技术应用后广获好评：某车削刀具涂层与国际品牌涂层相比寿命提高4倍；某铣削刀具涂层与国际品牌相比寿命提高75%，为企业创造了可观的经济利益。

科研背后的团队力量

近些年来，社会知识的总量呈现爆发式的增长趋势，科学技术的革新也越来越快。但是，与此相对立的是，个人研究朝着某一个方向越来越深入，很难顺利攻克多学科问题。面对这一现状，吴正涛十分担忧。“在大多数情况下，实际生产或行业面临的往往是交叉学科、复杂性问题，有时候会感觉自己的知识储备不足、无法完成挑战。”他说。

而这时候，团队就成为支撑吴正涛深入开展科研工作的中坚力量。在他看来，科学研究不仅要深耕自己，还要融入团队。团队的每个人术业有专攻，通过科研技术的融合，就能更好地解决科研问题，取得理想的科研成果。

多年来，广东工业大学先进表面制造研究团队在王启民教授和航天专家李海庆教授带领下，以“面向高端制造的表面工程研究”为主要研究方向，瞄准高端制造业对表面工程的重大需求，开展了一系列创新探索。近5年主持多项国家级课题，包括国家自然科学基金项目5项、科技部项目1项，科研经费2000多万元；发表论文40多篇，获国家发明专利授权20多项；主导国际标准批准1项、国家标准批准3项；获得广东省技术发明奖1项、国防技术发明奖1项，行业协会科技进步奖2项，在领域内做出了一系列领先性成果。

回首过往，皆为序章。面向中国装备制造业的未来，吴正涛认为自己所做的工作还远远不够。未来5～10年内，他们还将以等离子体表面工程研究为基础，发展新型薄膜涂层材料和表面处理工艺。现如今，针对耐磨防护一体化薄膜传感器这一国家亟需拓展的科研技术方向，研究团队已经开展了相关前瞻性探索，并得到了科技部重点专项项目的支持。

“今后，我们还将面向国家高端制造业、新能源、健康医疗等方面展开应用基础研究，将研究真正扎根在祖国大地上。”瞄准未来的科研目标，吴正涛和他所在团队一直在路上。

（责编：张闻）