从防弹装备的军需领域到运动健身等的民用市场领域，乃至到柔性折叠屏、瑜伽垫等大众类消费产品，均离不开高科技的防护装备。提高装备的防护性能为应对冲击环境至关重要。这也是摆在广大科技工作者面前的重大课题。

抗冲击材料是防护装备的核心。研发高科技抗冲击材料是提高装备防护性能的首要突破点。随着科技的飞速发展，抗冲击材料及防护技术仍存在亟待破解的难题。

创新突破新技术，面向实际新应用。中国科学院力学研究所博导、正高级工程师魏延鹏科研攻关，不仅破解了抗冲击材料及防护技术的“卡脖子”难题，还面向国家重大需求及市场前景，推动了产业化应用，为爆炸与冲击防护材料产业发展作出了积极贡献。

“2023年中国产学研合作创新与促进奖”—— 2024新年伊始，魏延鹏获此殊荣。怀着崇敬之心，让我们沿着魏延鹏创新转化之路，探索新知，领略其荣光背后的艰辛与不易。

从0到1 创新突破新成果

“不论在工程，还是在日常生活中，抗冲击防护材料应用非常广泛。抗冲击防护材料的性能直接关乎到人体保护。比如，防弹衣等防护装备对特殊环境下保护生命就至关重要。”魏延鹏谈到抗冲击防护材料的重要性时表示，目前对抗冲击防护材料研发还存在技术壁垒：“我国对人体防护类材料的研究起步较晚，且多集中于缓震领域。一些传统防护材料在遭受高速瞬态冲击时仍会出现剧烈的局部变形，从而对其下的人体造成钝性伤害，导致皮肤肌肉受伤甚至骨折等后果。”

创新研发高科技抗冲击防护材料，提高防护性能成为国家的重大战略需求。魏延鹏以国家大局为重，面向实际需求，开展了抗冲击防护材料与技术研究。并在柔性智能防护材料（FIAM）技术研究、基于梯度缺陷的高温气冷堆精细防护装置研究、材料动态力学性能全场测试系统等领域取得一系列重大研究成果。

面向冲击防护的重大社会需求，魏延鹏和他的研发团队成功开发出一种名为FIAM的柔性智能抗冲击材料。这种材料受到冲击时具有一定的自主调控能力，能够更好地吸收冲击动能，还可更好地使局部遭受的冲击动能分散到邻近区域，从而降低人体相应部位遭受的钝性损伤。该项成果部分技术处于国际领先水平。

“我们将FIAM的柔性智能抗冲击材料与乙烯－醋酸乙烯酯类共聚物（EVA）低密度泡沫进行共混复合，制作出的新型防弹衣的性能有明显提升。”魏延鹏自豪地表示柔性智能抗冲击材料有着很好地优越性：“实验显示，在抵挡相同的子弹冲击作用时，FIAM－EVA缓冲衬垫的背部凹陷深度较传统材料有显著降低，且防护性能随着FIAM含量的增加而提高。当缓冲衬垫中的FIAM含量为3％和5％时，新型防弹衣的防护能力比普通防弹衣分别提升了39％和42％。”

针对我国最新一代高温气冷堆堆心结构的精细化防护要求，魏延鹏提出了梯度缺陷筒的主动控制方法以调控压溃历程，并通过赋予不同的梯度参数获取不同趋势的压溃力演化特征。在经典薄壁圆筒基础上，将人工预制缺陷以内外环交叠的形式布置于筒壁上，其深度线性递减，形成了梯度缺陷筒结构。利用理论和数值模拟方法，深入探讨了上述参数的合理范围及其对屈曲历程的影响规律。进行的原理验证试验表明，梯度缺陷筒表现出了优异的吸能特性和抗侧向扰动能力，能保持理想的圆环形屈曲模式和稳定的吸收历程，获得了总体设计单位的肯定。

“材料动态力学性能全场测试系统和高速交会模拟试验测试系统也是我们团队的主要创新成果。”魏延鹏介绍说，针对我国高铁动态损伤评估及碰撞吸能优化需求，建立了一整套适用于高铁典型车用金属材料（如 5／6／7系铝合金、碳钢等）、车用焊缝材料（如焊缝母材、焊缝热影响区等）、车用复合材料（如玻璃钢、碳纤维复合材料等）的动态力学性能测试方法，以霍普金森杆为基础，结合自主开发的数字图像相关法（3D－DIC）技术及高性能光子多普勒测速系统（PDV系统），形成了能够对金属材料及结构材料进行全场精细化动态损伤评估及失效参数获取方法。

高铁列车动模型是中国科学院力学研究所自主研发的高速模拟装备，魏延鹏面向引信行业需求，将此套装备进行改造。采用空气炮驱动技术、双活塞柔性牵引技术、磁感应涡流制动技术等技术手段，完成有效载荷质量 50 kg、双向相对速度 450 m／s、加速距离 35 m、减速距离 40 m的双向交会平台建设；实现发射控制系统、自动装卸系统、数据采集系统等子系统的远程精细控制，技术成熟度 7级。

“我们科研成果中还有自有研发产品呢！”魏延鹏高兴地告诉我们：“基于二相流冲击理论创新提出了基于高速流固耦合的扬尘分离过滤系统并形成智能纯吸式除尘减霾清洁机产品。”智能纯吸式除尘减霾清洁机在 4000立方米／h的超大通量条件下，能够实现细颗粒物及以下颗粒物过滤效率达到 99．5％以上，有效解决了大气颗粒物及扬尘的治理问题。

一些列重大创新成果突破，魏延鹏获得诸多荣誉。至今，魏延鹏还是军委科技委173计划首席科学家、中央军委科技委某专业组成员、中国力学学会产学研工作委员会委员、第十届爆炸力学实验技术专业组成员。

从1到10 成果落地产业化

跑赢科技赛道，让成果落地生“金”。取得重大科研成果的魏延鹏并没有止步不前，而是调动一切积极因素，让成果回馈国家，反哺社会，产生巨大生产力。

为了更好的促进成果转化，团队于 2021年 12月成立北京中科力信科技有限公司。公司开发的多种产品通过了相关部门的检测与认证，已经在部分领域定型应用。

2022年10月，FIAM的柔性智能抗冲击项目获北京市科学技术委员会怀柔科学城落地专项支持，推动抗冲击性护膝护肘研发及产品落地；推动了京东方科技集团股份有限公司与北京中科力信科技有限公司战略合作达成，基于 FIAM因子优化有机发光二极管（OLED）柔性显示模组抗冲击性，使多层复合模组性能提高 30％以上。

“基于FIAM可开发出多种复合材料体系，它们拥有优异的柔韧性、可塑性、热稳定性、抗冲击性能，在柔性有机发光二极管防护、新能源汽车电池防护、运动及家居防护等方面也具有较好的应用前景。”魏延鹏对FIAM的应用前景非常看好。

“基于梯度缺陷的高温气冷堆精细防护装置研究、材料动态力学性能全场测试系统、智能纯吸式除尘减霾清洁机等同样得到了很好的产业化应用。”魏延鹏的科研成果转化捷报频传。

基于梯度缺陷的高温气冷堆精细防护装置实现了在非稳定加载条件下对吸能压溃历程的精确预测及主动控制，已应用于我国最新的高温气冷堆核电站示范工程中，并有望在多类吸能构件上推广应用。

材料动态力学性能全场测试系统已与中车集团联合形成企业标准用于车用材料体系的标准化动态力学性能测试。

高速交会模拟试验测试系统创造技术开发收入 2000余万元。

智能纯吸式除尘减霾清洁机已由北京中科健德科技有限公司进行转化，实现量产设备 4600余台，在北京、西安、太原等 30余座城市进行规模化应用，污染治理面积 5000余万平方米，实现经济收入超 3亿元。该技术获得辽宁省科学技术进步奖三等奖、第十届中国技术市场协会金桥奖二等奖等奖励。

“面向冲击防护的重大需求，打造国内力学抗冲击防护领域的独角兽企业。”站在科技的制高点，魏延鹏表示将继续撬动科技杠杆，服务国家战略所需，为推动智能抗冲击防护材料产业发展作出更大贡献。（文／陈伟）

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