他讓汽車減重30%、車企省2.5億｜專訪香港理工大學講座教授林建國

林建國，英國皇家工程院院士、歐洲科學院院士、曾任英國帝國理工學院材料力學系主任、現任香港理工大學工程學院工業及系統工程學系講座教授。

他是世界上最早運用成熟數學方法，來模擬、預測、控制金屬成型過程的學者之一。他和團隊開創了“熱成型淬火”（HFQ?）技術，廣泛應用在汽車、航空航天、軌道交通等領域，滿足對零件性能、減重及結構復雜的需求。

《問答神州》專訪林建國教授，鳳凰衛視中文臺12月22日晚20:30首播。

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14年攻堅！破解鋁合金易碎難題

金屬輕量化技術讓車企省2.5億

吳小莉：20多年前，據說是你和工業界在談事情的時候，你突然意識到金屬輕量化是未來全球的熱點，你當時看到了什么？

林建國：2002年前后，我剛剛進入金屬成型這個行業，這是個應用非常強的領域，我就在考慮以后做什么，往哪個方向發展？我覺得這個問題的答案一定從公司、從企業里面來，所以當時就訪問了很多的企業，比如飛機制造公司、鋼鐵公司，還有汽車制造公司，我就感覺到未來的金屬輕量化，特別是輕金屬里的成型工作是一個非常難、大家都想做，但是做不了的。我就想在這上面，在大學里面，我們是不是能夠起一個點，產生一些新的工藝和新的方法，把這些別人做不到的東西做成？

當年2002年的時候，我到一個汽車公司，汽車公司的老板拿著兩個車門內壁，一個是鋼做的，一個是鋁合金做的，兩個重量差40%，鋼做的車門內壁就是一塊板，鋁合金做的車門內壁是分成了好幾塊，然后用激光焊接焊在一起的。

吳小莉：為什么要分成好幾塊？

林建國：這也是當時我提出來的問題，你為什么要分成好幾塊？他講的是，因為鋁合金因為非常脆，用一整塊板做不成。他說用那一套模具，他們做了好幾年，試了各種各樣的鋁合金，各種方法他們都沒有做成，認為這一套模具花了幾十萬英鎊沒有用了。我當時說，你把這個模具給我留著，我想想辦法看能不能做出來一個一體成型的。從那開始，當時2002年，我花了14年的時間，2016年給它做出來了。

HFQ? 鋁合金一體化車門內板

吳小莉：這就是你的熱成型淬火技術的來源嗎？

林建國：對。這是給我最大的一個啟發，后來工業界不斷地提出新問題，我也繼續做出了一些努力。

吳小莉：研發金屬輕量化的歷程，你是這樣走過來的，在全球范圍內是不是還有其他團隊在做類似的項目？

林建國：世界上也有其他的人在做，但是往往很多人是解決以前的問題，比如彎曲擠壓這個問題，別人都在想怎么把直的東西弄彎，世界上有100多個專利都是在做這個方面，但是我想的是我能不能做出來就是彎的。

鋁合金一體成型汽車A柱

吳小莉：你們的方法能夠帶來什么好處？

林建國： 一是便宜了，二是我們可以做出來更復雜的零件，這給設計上面提供了一個，我們叫“自由度”。像以前是5個零件，我們現在可以設計成1個零件。對于汽車行業來說，當時一個汽車公司的老板講的是，如果用了我們這個技術，一個新車型的開發，可以省2.5億。

吳小莉：你們正在設計全鋁合金的汽車，它能夠減重多少？

林建國：重量上面可以減輕30%，大約節能20%~25%左右，二氧化碳減排1/3。

吳小莉：也要平衡一下，它的價錢成本怎么樣，它的安全性又怎么樣？

林建國：安全性沒有問題，在設計上面已經保證了它的安全。在價錢上面，他們算了一下，一開始會高，但是它用油少了，耗電少了，在開了3年到4年之后，就會賺了。

2016年，林建國和他的團隊在數百次試驗后，為路特斯（蓮花）汽車公司設計的第一塊整張全鋁合金車門內板生產成功。

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火箭“克克計較”的秘密

輕一克多行駛12英里

林建國：這個是鋁合金航空座椅。

吳小莉：也就是我坐飛機的時候，有的時候坐上的就是你們設計的。

林建國：應該是，在歐洲用的很普遍。

吳小莉：那它的特殊性在哪里？

林建國：它是一個高強度的鋁合金，7000系列的，正常的情況下，一敲就碎了，就像玻璃一樣的。我們是用一種模具，在一種特殊的條件下，不到一秒鐘就成型了。

吳小莉：它為什么可以不碎？

林建國：中國人說，要趁熱打鐵。從理論上來說，我們把它加熱到了一定的溫度，這個材料它要做一種固溶處理，做固溶處理的時候，我們找到了一個窗口，在這個時間它就變得特別軟，可以把它成型，成了以后再把它變硬。

吳小莉：那別人會脆的原因是什么？

林建國：他們找不著這一個窗口。

吳小莉：我們剛剛看到的是汽車、航空領域的應用，航天技術更需要輕，你們的技術可以幫助什么？

林建國：對航天來說，鋁合金用的數量非常非常大，運載火箭主要的課題都是鋁合金做的。當時我們做的項目是支持航天一院的，用在運載火箭的儲箱上。

吳小莉：一般我們都說“斤斤計較”，但你說在航天技術上面其實是“克克計較”。

林建國：是的。當時總工程師跟我說，輕一克可以多行程12英里。

吳小莉：效果很顯著。

林建國：對。所以這一克很重要，火箭能打多遠與重量有很大的關系。

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林建國：科學是把錢變成紙

技術是把紙變成錢

吳小莉：2008年，你在帝國理工大學時，就做了金屬塑形的研究團隊，那個團隊在英國是最大的，后來在英國政府的支持下，有8個國家的團隊來合作，所以能夠很快地完成研究、終試、實驗，幫助了很多的企業，當時為什么能夠在英國形成這樣的氛圍？

林建國：2008年我去到了帝國理工，前一年2007年的夏天，我收到一個郵件，他們請我到帝國理工那邊吃個中午飯，我也知道沒有免費的午餐，去了以后，他們就邀請我加入帝國理工，當時我講的是你們不做這方面的研究，但他們當時說，你來了我們就做這方面的研究了。

所以這也給了我一個啟發，我們首先要聚人，把人才聚到一塊去，才能做事；另外一個就是聚勢，你要做什么東西？當時我們定了一個策略，70%的精力放在應用研究，30%的精力放在理論研究，在這種情況下，我們給很多公司解決了很多問題。

我們談科技，科學和技術，我的理解是，科學是你拿了很多的研究經費，最后對這個問題有了深入的理解，理解了以后寫成文章在國際雜志上發表，這是把錢怎么樣去變成紙；另外一個問題，技術是什么？我們找出一個解決方案，然后能夠通過終試、小批量生產、大批量生產為社會產生價值，這就是從技術上面把這個紙再變成錢，這樣子就循環起來了。批量生產當中又不斷地出現新問題，又給我們科學上面帶來新的課題。

形成這么一個勢以后，后來就有很多公司找到我們。在研究組里面，我們成立了4個研究中心，2個聯合實驗室，這些方面的資助全部是由公司來提供的。

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放棄英國三十載事業回國！

林建國：香港新型制造業藏巨大潛力

吳小莉： 你是在英國讀書、工作了三十幾年之后，決定回國，來到了香港理工大學，為什么？

林建國： 當時香港理工大學極力邀請我回來，我覺得他們很真誠。另外現在世界上有一個趨勢，就是怎么把應用科學做好，香港理工大學是香港做得最好的一個大學。它的科研基礎很好，做應用上面又做得最強的，這和我就比較吻合了。

吳小莉：我們知道香港的產業發展經過了幾次轉型，從剛開始傳統工業非常興盛，到了以服務業為主，現在又希望新生產力的工業能夠發展。這個時候你又回到了香港，你說過，在香港新型制造業是有潛在的可能，是什么樣的潛在可能？

林建國：第一個是香港各大學都重視科研成果的轉化，前30年大家主要是發表文章，重視了以后，就給每一個老師都提出來一個新的問題。比如香港理工大學，近一段時間在不同的地區建了十幾個研究院，目的就是想把科研成果轉化到不同的企業里面去。

同時香港也有一些新的技術在這個地方產生，產生了以后，有很多技術適合于當地孵化，比如說我們做的這個成型，我個人感覺微成型在香港就非常有市場，很多電子產品的微成型，比如計算機、手機殼等等，還有里面的一些小螺絲，各種各樣的東西。

吳小莉：這方面有高科技的技術，但是用地、用產不用太多。

林建國：是的，用的很少很少。香港政府也做了很多努力去振興工業，給了很多各種方面的政策，就像30年前的內地一樣，甚至比內地的更優惠。

吳小莉：但是我知道你仍然面臨香港發展工業最大的問題，土地的問題，你現在有大型的實驗室好像還沒落定。

林建國：最近兩個多月，我們做了很多的調查，去了很多的工業園，大家說土地很缺，但是同時也有很多的工業園可以使用。因為當時在1980年代的時候，香港制造業非常發達，它的這些制造業移到內地，移到其他地方去了，但地還在。

吳小莉：如果要提出建議，你覺得香港還可以做什么改進？

林建國：發展工業這上面，用電、用能源的費用，要與民用有一種區分。比如在內地或者國外，白天用電和晚上用電的價格就不一樣，民用電和工業用電也不一樣，但香港現在都是一樣的，有一些政策上面可能要做一些調整。

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“生化環材”專業是“天坑”嗎？

吳小莉：很多人覺得，“生化環材”專業是一個“天坑”，未來的就業很難，以你的經驗來說，現在“生化環材”還是“天坑”嗎？

林建國：我個人不認為材料是一個“天坑”，很多人對材料有誤解。其實我們在生活當中，所有的東西都與材料有關系，比如穿的衣服是布匹、吃的飯是食材、飛機、汽車等等都是各種各樣的材料做成的，用處非常非常的廣。

但是這個材料怎么處理？我舉個簡單例子，你在市場上買一條魚，然后加上一些微量元素，就是說蔥、姜、蒜、鹽等調味品，然后用不同的制作方式，可以煮、蒸，加工出來這個產品，你把它放在市場上面賣，看人們的喜愛程度，看能賣出來多少錢，但是賣的這個人他也要懂材料，也要知道這個材料是怎么做出來的，才能把它賣出更好的價錢，所以這一路都與材料有關系。

吳小莉：我問個實際上的問題，當時說是“天坑”的原因，是因為就業面比較窄，現在社會中如果是讀材料科學的學生，他們的就業方向是什么樣的？

林建國：舉個例子，我在帝國理工學院工作時，很多學生是學材料的或者學機械的、設計的，但是大約有15%的學生畢業以后，做金融、做投資，他們也需要懂材料。他需要這方面的專業知識，才能做好這個事。

吳小莉：也就是說，其實不是很狹隘地說，學材料一定要做研究或科研。

林建國：對。大學是一個基礎的教育，他懂了材料以后，可以做很多與材料相關的東西。

吳小莉：你會對你的碩士、博士研究生的教育背景有要求嗎？

林建國：我不在意。我的博士生有學材料的、機械的、自動控制的，還有學數學、做管理的。

吳小莉：在你們攻克的題目當中，這些跨學科的知識是很重要的。

林建國：非常重要。現代科學發展到這一步，不是哪一個單一科學能夠解決的問題。

制作人：韓煙

編導：張瀾濤

編輯：金芃