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3D打印中寻找机会 ——访上海材料所顾哲明高级工程师

主题:3d打印材料 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-04-07

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目录

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前不久在青浦举行的2013-14年度启明星交流活动会上,科委基础处领导提议建一个便于启明星交流的微信群后,立马得到响应.很快微信群建好.加入人数一两天内就达到近百人;同样,2010年启明星微信群也紧接着建立并组织了线下活动,如今这两个微信群的活动势头很好.通过这样的载体,原本成员间联系相对松散的启明星群体开始热闹起来.

而在这些沟通交流中我注意到2014年启明星、上海材料研究所的顾哲明博士被群内微友们屡屡提到,此事源出于青浦聚会后短短的两三周时间里.他先后到上海化工研究院和上海中医药大学做了两场有关3D打印的科普讲座.3D打印虽然是近一年来非常热的话题.但是真正能把这件事对外行讲清楚,其实不容易.从会后的反馈来看,顾博士的讲座达到了这样的效果.讲座过程中他用自带的3D打印机作现场演示、同时回应听讲者的提问;与此同时.他又和上海东方肝胆医院肝脏外科的李楠医生(同为启明星)等在商量3D打印技术如何用到患者肝脏的立体模型构建上,短短二周时间,顾博士拿着3D打印肝论文范文型和李楠医生商议了二次.正是这些背景促成我确定要采访顾哲明.

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“二伯的境遇令我扼腕和警醒”

五官周正,身材好,与人交往略带腼腆,逻辑思维强,曰标明确、行动意识强,一个典型的工科男,是我对小顾的第一印象.

顾哲明.1981年3月出生并成长于江苏南通,父亲当年作为工农兵大学生毕业后在机械厂工作,母亲是工人.或许是父亲的遗传,哲明从小就对动手做一些小玩意感兴趣,初中起就对理科偏好.高考考到北京化工大学材料科学与工程专业,方向是高分子合成.小顾说他选择到北京读书其中有一个原因是他二伯伯在北京.“倒不是因为可以得到他的照顾.而是因为可以去看看他.我二伯在我到北京念书前就已经中风在家了,说起他我心里一直很痛.”此话引起了我的好奇,在我追问下,小顾说出了他二伯一段颇令人唏嘘的人生故事:

“我二伯是高考恢复前的大学生.也是我们家庭引以为豪的有学问的人.家里人对他的印象是这个人很聪明,学习成绩非常优秀.而且是在很轻松的情况下学得很好,他很轻松得就考进南京大学,毕业后分到北京一家电子研究所.他不合群喜欢一个人玩.对另一半的寻找也有很苛刻的要求,非学业优良者不娶.这样到35岁才结婚,二伯母也是非常优秀的北航毕业的高材生.但这样一对不会生活的高智商夫妻,加上他们不合群的性格,面对诸多要和社会打交道的事情常常束手无策,他们在自己儿子的教育上也是不成功的,初始溺爱过度,当中则教育失当,以致都无法完成高等学业.加上后来研究院所改制等变化,二伯、二伯母逐步被不断前行的社会边缘化.人生的这些不顺也使二伯退休不久就中风在家.”

“有次到他家见二伯在看新闻联播,对我说里面谁谁他都认识.此时此刻,看着中风在家只能看着电视里他的同学很风光,而他自己的模样状态非常差的这一幕给我留下特别深的印象.我二伯(包括二伯母)学了那么多的东西,也是那么优秀,但由于没有必要的情商,不善于表达,也不善于与人沟通.以致造成天壤之别的人生境遇,由此给我的一个强烈刺激是一个知识分子如果只是自己蒙着头做,而不善于与人沟通,与社会联系,最终很可能一无所成,”

二伯的这面鉴镜对小顾人生态度改变很多.在北京化工大本科到硕士的7年间,他交了不少朋友.他积极参加学生会活动,举办讲座社团、年底晚会,这些活动他既是组织者又是积极参与者.大四时他就人了论文范文,硕士期间当了班长兼任支部副书记.小顾有意通过这些交往和活动提升自己的情商.

从石墨烯到3D打印材料

在本科的后半阶段,小顾逐步把专业方向聚焦到高分子材料,但到了研究生阶段,才有机会进入到高分子材料中的有机硅材料缩聚反应方面的一些课题.也就在那段时间,小顾无意中看到英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫有关石墨烯材料制备方面的论文,这篇论文只有短短的二页,但小顾看后印象极深,作者描述的这种材料的特性——一个原子厚的材料却具备了很强的导电性和超强的热传导能力——深深吸引了他.

考博士时(2006年)因为想到以后工作地点最好能离父母近一点.小顾选择了报考华东理工大学,选择华理的另一个原因是该校材料科学与工程专业李春忠教授的专业方向中有和石墨烯相关的研究.最终小顾如愿进入李教授的团队攻读博士学位,

当时石墨烯材料远没有过后几年这项工作获得了2010年诺贝尔物理学奖后那么热.小顾就是觉得石墨烯的性质、意义与传统材料太不一样了,鉴于当时华理的实验室已经具备了做这种材料的条件,小顾提出想做点这方面的尝试后就得到了李教授的支持.这样,小顾就把自己博士论文的题目确定在做导电论文范文物石墨烯复合材料的制备.

博士三年时间对制备材料来讲只是开了个头.博士毕业后,小顾应聘于上海材料研究所,一开始是在高分子与复合材料事业部,主要还是沿袭博士期间的工作,研制应用于锂离子电池正极材料的复合材料.这里所谓的复合材料是指导电论文范文物和石墨烯的复合.这个工作属于应用性基础研究,在上海材料所这样的转制研究所,基本上就是做面向市场需求的课题和研发项目,少数应用性基础研究也是要得到某个专项基金的支持.上述导电论文范文物和石墨烯的复合就依靠了一个纳米专项的支持.小顾的另一块方向是电子浆料的开发,这属于典型的应用范畴.电子浆料是用在一些器件上可以导电的材料,如石英谐振器、太阳能电池板都会用到电子浆料.

在材料所呆了四年多后(2009—2013),已是材料所高级工程师的顾哲明迎来了一个难得的机遇——3D打印及其带来的机会.这里让我们简要回溯一下:2012年4月21日英国《经济学人》封面文章推出“3D打印推动第三次工业革命”,使3D打印这项技术迅速吸引了全世界的眼球.国内差不多仅隔一二个月后就有大块文章介绍第三次工业革命的概念,特别对3D打印技术做了更多的介绍.很快,原先就在做类似工作的研发制造(那时称为增材制造)部门也因着3D打印的概念获得青睐和关注,一些机构乘势而上希望能从快速崛起的3D打印发展大势中找到机会,一时间可谓各路英豪竞3D.

受命调研,提出专注3D打印耗材

作为以材料研发为立身之本的上海材料所当然不会置身事外.小顾告诉我,一开始是所里几个退休高工看到3D打印的报道材料,就把材料转给当时的所长.所里安排让顾哲明领头调研此事.他们调研了南京、无锡的公司,看了上海的3D打印展览会,在向所里提供的报告中建议所里要抓住这个难得的机遇尽快进入这个领域,而且专注在3D打印的耗材研发上.这样,小顾从2013年开始转向3D打印,到2014年已将完全转向3D打印.

之所以定位在3D打印材料.小顾分析说这是依据市场需求和研究所的能力而定,“3D打印有软件、设备、材料三大块,我们定位在材料,因为3D打印所需的很多材料,如金属粉末、光敏树脂、高分子粉末等基本材料现在基本都靠进口,论文范文很贵而且还限量供应.如金属粉末一台进口设备限量进口30公斤一个月,因此,3D打印耗材已成为限制我们3D打印产业发展的一大瓶颈.而我们所在上世纪70-80年代就已经具备制备金属粉末设备的能力,但这样的设备完全无法承担今天对3D打印金属粉末的需求.”

2013年初到2014年7月,小顾的主要任务就是调研金属粉末制备设备,在此期间他分别就金属粉末和高分子丝材的制备向科委和经委提出课题申请并得到立项.这两种材料中.小顾说他更花心力的是高分子丝材的制备.据小顾的介绍,高分子丝材是所有3D打印材料中国产化最先突破的材料.高分子丝材主要有ABS塑料和聚乳酸两种,这两种材料国内都有一些单位在做,而顾哲明他们是希望做出具有功能性的ABS和聚乳酸.上海材料研究所目前已研发出并正在申请专利的有三类材料:聚乳酸、聚酯和聚甲醛,其中聚乳酸材料正在申请国家标准.小顾介绍说,他们这几种材料都将以最快的速度推向市场,“所谓推向市场是指形成销售的批量化产品.其中高分子丝材材料的配方和成型工艺是我们的核心技术.归根到底这得益于科委的启明星项目和包括经委项目在内的经费支持.”

不遗余力推3D打印应用

除了3D打印材料的研发制备.小顾眼下更关注的是3D打印的应用,尤其是在医疗领域的应用.“因为医疗领域的应用具有个性化、少量化的特征,这些与3D打印的特点非常吻合.”小顾说他早有这个想法,但因为与医疗机构接触的机会很少.所以这一步一直未能跨出去.

前不久.上海科技启明星联谊会安排组织的2013—2014年启明星青浦联谊活动会为启明星们搭建了交流、沟通、合作的平台.正是通过这次活动,小顾结识了一批医务界的启明星朋友.“求医心切”的顾博士利用点滴机会推销3D打印.会后他即应邀到上海化工研究院和上海中医药大学做了二场有关3D打印的科普报告.差不多同时,他又约了东方肝胆医院的李楠医生谈合作.

元旦过后的第一个工作日,包括小顾、李医生和复旦、上大的两位启明星在五角场一起喝咖啡时又聊起合作.李楠提出肝部肿瘤手术前肿瘤在肝脏内部的三维形态目前只能通过平面CT来判断.如能有立体的肝论文范文型,则无论对主刀医生还是患者都会很有帮助,李楠很想用3D打印来实现这件事.李楠提出需求后,顾博士当场接招,合作一拍即合.此后仅用了6个工作日.顾博士就根据李楠提供的病患的立体肝脏资料,打印完成了二副模型,一个是原尺寸,另一个是缩小版的精度更高的模型.这以后的几天里,顾博士、李楠医生和市六医院骨科的刘旭东、岳阳医院的李福伦四位启明星相约在五角场一家咖啡馆进一步就可能的合作作交流.

那天,我也受顾博士之邀到场见证了他们交流的情形.李楠那次就提高3D打印模型精度和可否做到用不同颜色来区分肝脏的不同部位提出了需求.对此,顾博士坦言,精度问题通过调整有可能提升,但分色问题目前可能难以解决.

和李楠医生的合作很可能是顾博士团队迈向医疗领域的一个起步.尽管还只是刚刚开始,但顾哲明对3D技术在医疗领域拓展应用这个方向非常期待.接下来,顾博士还将通过和市十医院骨科的李国栋医生等交流.寻求进一步的合作,“我是想通过为医疗提供服务中找到我们的机会.”

虽然已经是深入到3D打印这个领域.但顾哲明认为对3D打印还是要客观看.尽管它离实际应用很近,但真正能见效还有赖于材料、工艺等条件的配合,特别是要找到应用的切人口,应用的大门不敞开,3D打印是走不远的.

今年是顾哲明入职材料所的第六个年头.五年时间里,他先后主持了五个课题,参与了两个课题,先后发表十篇论文,已经申请和正在申请的有8个专利,参与制定国家标准一项.

或许比这些更重要的是年方三十四岁的顾哲明已经找到自己的方向-3D打印材料的研发和拓展3D打印的应用.预祝这位材料界的青年才俊一步一步地做成自己想做的事.在此过程中他会得到我们很多人的祝福.

[江世亮采写自2015年2月1日]

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