□ 本报记者 张 宣
日前，江苏集萃先进金属材料研究所传来好消息，其孵化企业云火材料成功量产航空航天、未来能源、光通信、半导体和核聚变等未来产业使用的难熔金属粉末，标志着我国在未来产业用关键金属材料国产化道路上迈出了坚实一步。
“这是我们硬科技成果转化的一个缩影。”江苏集萃先进金属材料研究所所长、苏州云火材料科技有限公司董事长韩启航告诉《科技周刊》记者，真正让人兴奋的是，团队从太阳身上借来的那团“火”，正在炼就一批能够扛住各类极限工况考验的高端材料“真金”，为我国未来产业自主可控发展筑牢关键根基。
极限工况催生材料刚需，高端难熔金属深陷“卡脖子”困局
在航空航天、深海探测、高端半导体、核聚变、人工智能算力基建等前沿未来产业领域，装备运行长期面临超高温、强腐蚀、高压强、高精度的极限工况，普通金属材料难以胜任严苛的使用需求。而钨、钼、钽、铌、铼等难熔金属，凭借熔点普遍超过2000摄氏度、耐高温、抗腐蚀、高强度、高导热的独特性能，成为支撑大国重器迭代升级的材料界“特种兵”，是我国布局未来产业、突破高端装备瓶颈不可或缺的关键基础材料。
“很多人可能不知道，当火箭尾焰以3000摄氏度的高温灼烧箭体，当深海探测器在千米海底对抗强腐蚀，当芯片在指甲盖大小的空间里实现高效散热，这些极限场景的背后，都站着这些材料界的‘金属硬汉’。”韩启航向记者通俗解释。
让人揪心的是，这批支撑我国高端装备发展的关键材料，其核心制备技术曾长期被国外企业垄断。高昂的采购成本、不稳定的供货渠道、严苛的技术封锁，让我国未来产业发展始终面临供应链断供风险，成为制约高端制造业自主可控的关键短板。
2018年，深耕金属材料基础研究、产业研发与孵化投资多年的韩启航，辞去宝钢集团中央研究院高级工程师、宝钢吴淞口创业园总监等职务，与来自日本日立金属的国际著名等离子专家韩刚博士结缘，携手扎根常熟国家高新区开启创新创业之路。
团队落户之初，便精准瞄准高端难熔金属粉末制备这一“卡脖子”硬骨头。“太上老君有八卦炉，能炼出孙悟空的火眼金睛，我们就想，能不能造一个现代版的‘八卦炉’，把这些难熔金属给炼明白了。”韩启航表示，团队立足常熟优越的营商环境与科创平台优势，依托江苏省产业技术研究院资源支撑，摒弃传统材料冶炼思路，从太阳的能量形态中寻找技术突破口，立志用原创硬核技术，驯服难熔金属、破解产业困局，为后续技术攻坚与产业化落地奠定了坚实基础。
独创等离子“借火”工艺，毫秒淬炼实现材料涅槃重生
韩启航口中向太阳“借火”的密码，正是团队自主研发的热等离子体液滴精炼技术（PDR）。在常熟高新区的中试车间内，一团温度高达7000摄氏度的等离子体火焰持续稳定燃烧，无论温度数值还是物质形态，都与太阳高度契合。正是这团复刻太阳特性的极致高温火焰，让曾经难以驯服、长期依赖进口的钨、钼、钽、铌、铼等难熔金属，迎来了国产化“涅槃重生”的全新机遇，打造出比肩国际先进水平的现代材料精炼工艺。
“说起来容易做起来难，想要驯服7000摄氏度的‘太阳之火’，最大的难题就是‘怎么装火、怎么控温’。”江苏集萃先进金属材料研究所、苏州云火材料科技有限公司首席科学家韩刚向记者揭秘技术攻关的难点，常规耐高温容器在3000摄氏度以上的高温环境中容易熔化损毁，根本无法承载超高温冶炼需求，传统设备“硬扛高温”的研发思路完全行不通。为此，团队跳出固有思维，借鉴古人治水“疏而不堵”的智慧，创新研发出“以气为炉”的全新技术方案，不靠容器承压抗热，而是通过多层气流引导、锁定、稳定高温火焰，彻底攻克超高温冶炼的难题。
韩刚和团队详细拆解了设备核心的三层气体“铠甲”结构，三层气流分工明确、协同联动，构建出稳定可控的超高温冶炼场。外层气体在设备内壁形成一圈致密气墙，牢牢锁住中心高温能量，隔绝设备腔体，避免高温损伤设备；中层气体持续激发电离，形成稳定的等离子体场，可精准维持3000摄氏度至10000摄氏度的宽域高温环境，适配不同品类难熔金属的精炼、提纯、球化需求；内层气体如同精密“传送带”，匀速、精准地将微米级金属原料送入火焰核心区域，保障冶炼过程连续、稳定、高效。整套工艺反应速度极快，全程在毫秒级时间内完成，加热与冷却速度可达每秒几十万甚至上百万摄氏度，极致的温变速率远超传统冶炼工艺。
在极致“太阳之火”的淬炼下，难熔金属完成“熔化、球化、极速冷却”三步涅槃蜕变，彻底重塑材料性能。第一步极速熔化，每秒有数万亿颗几十微米大小的金属粉末送入等离子火焰，瞬间熔化为均匀纯净的液态金属滴，同步剔除原料内部杂质与缺陷；第二步精准球化，液态金属的表面张力是水的20倍，仅需0.01秒就能自主收缩为物理结构最稳定的完美球形，保障粉末球形精度；第三步极速冷却，金属液滴脱离高温场后瞬间降温，甚至可以调控冷却速度快到金属原子来不及规整排列，形成特殊的非晶结构，赋予材料传统工艺无法实现的耐高温、高致密、高稳定特性。
依托这套原创核心工艺，团队成功打造出“真心球”“米粒粉”“蝉翼晶”三大产品系列，全部达到国际先进水平。韩刚介绍，全新研发的蝉翼晶表面改性锂金属负极，有效破解锂电池锂枝晶生长、体积膨胀两大行业难题，可将现有先进电池能量密度提升50%以上，被视作未来高比能电池负极材料的“终极选择”，三大产品也成为云火材料立足高端市场的亮眼名片。
技术落地赋能产业升级，科创筑牢未来发展根基
硬核技术的突破，最终要落地产业、服务实体。凭借自主可控的等离子体液滴精炼技术优势，云火材料自成立以来，短期内就顺利通过多家上市公司、行业独角兽企业的严苛资质审核与产品认证，高端难熔金属粉末产品陆续落地应用，在医疗、半导体、核工业、航空航天、新能源等高端领域逐步放量，实现了从实验室技术到市场化产品的快速转化，彰显了硬科技成果转化的高效活力。
一系列国产化替代成果，精准破解多个未来产业领域的供应链安全难题。“就说Nb521合金粉吧，我们已经成功用在火箭发动机喷管制造上，解决了极端高温环境下部件耐损耗的难题，有效提升航天装备核心部件的使用寿命与运行稳定性。”韩启航介绍，团队研发的米粒钨粉应用于显示、半导体装备涂层，上粉率高，综合性能优于进口同类产品，可有效延长泛半导体设备的使用寿命。
在火热的人工智能产业赛道，该团队的核心材料同样发挥着关键支撑作用。“现在AI大模型快速迭代，算力中心规模化建设提速，光模块散热是制约算力性能提升的核心难题之一。”韩刚表示，公司研发的钨铜热沉用米粒钨粉，能够大幅提升AI算力光通信模块的尺寸精度与导热散热性能，高效解决高算力设备的高导热低膨胀痛点，为我国AI基础设施高质量建设、算力产业升级提供了关键材料支撑，让高端金属材料赋能未来产业发展。
扎实的技术创新与产业化成果，收获了行业与国家层面的双重权威认可。去年，云火材料成功入选长城战略咨询发布的2025中国科创未来之星榜单，全国仅有80家企业获此殊荣，充分彰显了行业对其科创价值的高度认可。前不久，工信部公布2025年度国家重点研发计划高新技术成果产业化试点名单，长三角国创中心先进金属材料及应用技术研究所成功入选“第三方服务类试点单位”，该类别全国仅19家入选，标志着研究所的技术研发、成果转化、产业服务能力获得国家权威认证。
面向未来，韩启航表示，团队将持续扎根常熟、深耕实业，持续整合高端科创资源，完善产学研创新体系，全力建设世界一流的高温和超高温材料研发基地，持续以自主硬核技术推进高端材料国产化替代，为我国未来产业高质量发展、新质生产力培育持续赋能。（受访单位供图）