聂俊辉：自研铝基复合材料，助力华为手机大幅“减重”

曾记得华为MateX5手机上市时，凭借着超轻薄四曲折叠工艺，迅速在市场上掀起一股热潮。折叠手机轻薄又“减重”，离不开背后的创新材料和科研人员的刻苦攻关。

2023年9月24日，上海华为旗舰店内人气火爆，折叠屏王者Mate X5系列热销。图源：视觉中国

近日，在由北京市科协、北京科技记协组织的“首都科技人”宣传活动中，有研金属复合材料（北京）股份公司（以下简称有研复材）研发部主任聂俊辉介绍，华为MateX5手机电池仓采用了有研复材自研的、厚度仅有0.2毫米的超轻超薄金刚铝，其刚度相比航空级钛合金提升了53%，重量较不锈钢降低了64%，使电池仓整体减重5.4克。

“薄”和“刚”，一对看似天生的“矛盾体”，却在聂俊辉及团队无数个日夜的科研攻关下，集成在同一款新材料上，为国产智能通信设备提供了强有力的硬件支撑。

极限减重，不放弃0.1克的机会

2022年，聂俊辉及团队接到华为开发折叠手机新材料的任务。“因为我们在国家重大工程、国防军工材料研发方面有较好的基础以及长期的积累，所以企业对我们比较放心。”聂俊辉回忆道。然而，实际研发过程却并不像想象中那般顺利。

“这是我们第一次接触民用领域。”聂俊辉表示。 

图为聂俊辉在工作中

虽有丰富的军工材料研发经验，但军工产品从选型到定型一般会经历3到5年时间，需要经过很多严苛的考核验证，节奏相对较慢。但智能设备的更新迭代速度需要团队在一年、半年甚至更短的时间内就要完成新材料的研发。此外，材料尺寸由大变小、由厚变薄、产品需求量大、产业链不全等问题也同时涌来。

“这里面有近十个新的关键技术是我们从来没有做过的。”聂俊辉坦言。其中，首要的就是要把材料做轻。铝基复合材料成为了团队的首选。它不仅有钢的强度、钛合金的模量，还具有铝合金的低密度，能将所有性能集中到一起，成为了绝佳的材料选择。

对于铝基复合材料，团队已有成熟的研制经验。然而，难点又落在如何将其“减薄”。“铝基复合材料强度比较高，模量又比较大，很难变形做薄。”聂俊辉表示。为此，他想尽办法带领团队力争攻克这块“硬骨头”。经过日夜攻关，终于研发出了新技术，不仅实现了整个工艺路线的创新，还打通了从设备选型、前端原材料和中间制坯到后端成型资源开发、品控交付的整个环节。

最终，团队成功研发出仅0.2毫米厚的超薄超轻金刚铝材料，不仅保障了手机使用效果，也最大限度让电池仓整体减重了5.4克。

“印象特别深刻的是，为了赶上进度，过年期间我们团队只休息了两天，就继续投入产品研发。团队里很多年轻同事也不惧辛苦，付出了许多努力。”聂俊辉回忆道。“民品领域面临的是海量级的产品，质量问题是重中之重。而质量又与前端产品设计、工艺路线选择等息息相关。在这种背景下，我们基于此前的经验积累，加上团队敢于拼搏、不怕吃苦，最终才顺利研发出了这一新材料。” 

图为聂俊辉团队

2024年4月上旬华为发布的新款MateBook X Pro笔记本电脑，也在关键结构件上采用了这种新材料，使得机身厚度仅13.5毫米、整机重量仅980克，开启高性能笔记本“百克新纪元”。北京市经信局也将其评为2024年北京市高精尖产业发展资金重点新材料首批次应用示范奖励项目。

打通铝基复合材料制备全技术流程

在华为系列电子设备上的新材料探索与应用，并非聂俊辉团队在铝基复合材料方面的首次探索。

工作十余年，聂俊辉不仅带领团队开发了系列铝基复合材料，还攻克了粉末冶金铝基复合材料全流程制备技术，加速材料走向应用阶段。“包括我们前端进行铝粉雾化制粉，并将铝粉与陶瓷粉末进行超高效混合，做成复合粉体；再对复合粉体进行烧结、坯料成型加工，最终做成不同尺寸、不同形状的零件，满足不同工程的应用需求。”聂俊辉解释道。

而铝基复合材料的研发及成功应用，离不开团队所依托的有研复材的自身定位与发展使命。历经40余年发展，有研复材始终坚持面向国家重大需求，发挥央企责任使命，已成为国家重大工程、国防军工、战略新兴行业关键材料及零件的重要支撑力量。

谈及铝基复合材料的研发初衷，聂俊辉表示，这还与航空航天等领域的加速发展密切相关。

“这些国家关注的战略新兴领域，对于材料强度的要求逐渐提升，以往的铝合金无法满足新的应用需求。因此，公司需要研发一种既能提升强度和弹性模量，又能减轻重量且不易变形的新材料。”聂俊辉补充道。经过不懈的技术攻关，具有轻质、高强、高模，厚度仅0.2mm的新型铝基复合材料箔材出现在大众面前。

铝基复合材料是以铝合金为基体，在铝里加入增强相，如陶瓷、碳纳米管、石墨烯等做成的一种新材料。其相较于铝合金具有更高的强度和模量、更好的导热性，同时还具有耐疲劳和耐高温的性能，可应用于航空航天领域、尖端通信设备等。简单而言，铝基复合材料的性能优势包括以下三点：一是具有铝合金的密度，二是能达到45号钢的强度，三是具有钛合金的弹性模量。

图源：有研金属复合材料（北京）股份公司官方网站

目前，有研复材研发的铝基复合材料已广泛应用于航空、航天、航海等结构件；同时，推广到智能设备、可穿戴设备等应用方向。

面向未来，聂俊辉也将继续带领团队紧扣国家战略，继续聚焦3C电子、5G通讯、新能源汽车和低空经济等领域，部署核心技术托底，做好技术创新和产业培育，助力相关行业转型升级。

始终面向国家重大战略需求

做坚守初心的科研工作者

对于聂俊辉而言，从事材料学相关研究不仅圆了自己儿时的梦，也让自己有机会以国家需求为己任，见证并参与了我国有色金属工业的发展与变迁。

有研复材所属的中国有研科技集团有限公司是我国最早从事有色金属选冶提取、材料研究和应用技术开发的“国家队”，成立至今已有70余年。集团公司率先攻克了64种有色金属元素分离提取工艺，奠定了“中国有色-稀有-稀土金属工业”的技术基础。

而始终面向国家重大战略需求开展科研攻关，也成为了聂俊辉的一抹底色。工作至今，他始终坚守初心，以科研产品是否能得到社会认可为主要动力，开展科研工作。

“刚入职时，时任国家有色金属复合材料工程技术研究中心主任（现任有研复材董事长）的樊建中对我说，我要交给你一项任务，开发一种新材料，但这个过程就像是在沙漠里种树，充满了不确定性。”聂俊辉回忆道。

在樊建中的带领下，聂俊辉一步步成长，投身铝基复合材料研发制备工作。发展至今，聂俊辉带领团队独创的超细晶硅铝材料打破了国外垄断，已在我国某半导体制造装置关键零部件上通过验证。

此外，聂俊辉带领团队高效开发出用于包括雷达、火箭、遥感相机、兵器、船舶等在内的系列超高精密铝基复合材料仪器仪表零部件产品，为国家重大工程、国防军工产品的保产保供作出了重要贡献。他本人也主持和参研了国家及地方项目15项、授权发明专利15项、获省部级一等奖2项。

在同事看来，聂俊辉对待工作和产品格外上心，对个人荣誉却总是抛诸脑后。“2024年年底，我们评选先进时候，发现聂博士没有提交申报材料，评审组领导都觉得他当之无愧。”有研复材党群人力部负责人刘静表示。“他带领团队也有自己的一套方法，严管厚爱，团队成员都非常服气，个人在团队中快速成长，团队因个人发挥出强大的组织力，给公司带来丰厚效益和良好声誉，实现了双赢。”

在聂俊辉看来，针对青年科研人才的培养要注重理论联系实际，加大力度培养工程技术方面的人才。“对博士生，我会希望他从事一些具有创造性和颠覆性的研究；对于硕士生，则会安排他快速去生产中试线上锻炼。

面对战略新兴行业的快速发展对于材料提出的新要求，我们也调整了人才培养模式，带着青年科研工作者亲身实践产品技术工艺的每道工序，让他们广泛吸收前辈的经验，以及产业链上下游各环节的经验，让原来需要5到10年才能成长起来的青年人才，现在1到3年就能实现快速成长。”

随着有研复材发展方向的调整以及战略布局的深化，聂俊辉还兼任了东莞子公司总经理，能够更好地开展铝基复合材料产业化相关工作。

“我们一直在考虑，如何通过复合结构，弥补单一材料的劣势；此外，积极探索将3D打印等新技术与材料相结合，实现更好的发展；同时，通过产学研用融合，博采众长，在更好地提升产品性能的同时，缩短生产周期，促进行业健康有序发展。”聂俊辉表示。

始终以国家重大战略需求为己任，突破材料领域“卡脖子”技术，实现新材料的研发及应用创新，面向未来，聂俊辉带领团队，始终在路上。

记者：贾朔荣

编辑：罗中云 吉菁菁

原文始发于微信公众号（北京科技报）：聂俊辉：自研铝基复合材料，助力华为手机大幅“减重”