簡
繁銅鋁復合材料是一種外層爲銅、內層爲鋁或鋁合金的輕量化、高性價比層狀復合導體材料，融合了銅優良的導電性和鋁突出的輕量化特性及成本優勢。
國外對銅鋁復合材料的研究開展較早，上世紀70年代，美國科普威公司發明了包覆焊法，制備的材料應用在高頻電纜內導體上。隨着裝備制造業迭代演進，傳統方法制備的銅鋁復合材料無法滿足應用需求，上世紀80年代，英國Bruker開發了靜液擠壓工藝，使銅鋁復合材料應用拓展到航空航天、輸配電、通信等高端裝備領域，形成了銅鋁復合材料的技術體系，但由於成本較高，難以獲得規模化應用。
我國是一個“貧銅富鋁”的國家，而銅又是國民經濟和國防建設必需的戰略資源。上世紀90年代，我國銅資源進口依賴度就達到70%，現在更達到近80%，銅鋁復合材料相較純銅材料可節省70%～85%的銅，其規模應用對有效緩解銅資源安全危機意義重大。但我國對銅鋁復合材料研發開展較晚，加之國外對此進行技術封鎖，導致高性能銅鋁復合材料一直依賴進口且價格昂貴，應用僅限於國防等關鍵領域。中國工程院院士謝建新攜手煙臺孚信達雙金屬股份有限公司（以下簡稱孚信達），面向國家裝備發展重大需求，砥礪前行，開啓了自主創新的技術研發和產業化推廣之路。
創新篇
連鑄復合法是指通過熔煉爐，分別將兩種金屬（銅、鋁或鋁合金）分別熔煉成金屬液，然後在特制的復合鑄造裝置中一次性實現冶金結合、連續鑄造成型，形成外層爲銅、內層爲鋁或鋁合金的層狀復合導體材料。該工藝具備短流程、高效率、可連續生產、產品性能高等優點，並可根據不同性能需求，靈活調整鋁合金的合金方案，以滿足不同應用場景的需求。
“其實早在1998年的時候，銅的價格還相對較低，我就預測到未來國家建設需要大量的銅資源，並且銅的價格會大幅上漲。因此，提出了銅鋁復合材料連鑄直接成形的選題，用銅鋁復合材料替代純銅，大幅節省成本，其推廣應用可以極大地緩解中國對銅資源的需求壓力，滿足中國經濟建設的需要。”謝建新對記者回憶道，“銅鋁復合材料傳統方法是在鋁棒外面包一層銅皮，將銅皮焊接起來，但銅鋁結合質量較差。我們發明的方法是連鑄成形銅管，同時往銅管裏連續充入鋁液，一步制備出高質量的復合坯料。”謝建新盯着短板謀劃，瞄着短板聚力，從銅鋁復合內在機理出發，獨創出銅鋁連鑄復合方法，通過多年的研發試驗，終於攻克銅鋁同步連鑄復合的世界性難題，形成了具有自主知識產權的高性能銅鋁復合材料制備技術。
轉化篇
技術發明是開端，產業落地是目標，一次機緣巧合讓謝建新團隊和孚信達“聯姻結緣”。2008年4月份，孚信達董事長王連忠通過山東省科技廳，結識了時任北京科技大學副校長、教授謝建新。在交流過程中，謝建新向王連忠介紹了銅鋁連鑄工藝產業化對解決國家重大急需的重要意義，也描繪了銅鋁復合產業廣闊的應用前景。出於企業家的家國情懷，王連忠堅定地表示，要獨家引入謝建新的專利技術，投入畢生精力參與到此項事業中，爲國家發展貢獻力量。
“謝建新院士始終堅持科技報國、服務社會，以國家經濟建設和科技發展的重大需求爲己任。他以戰略家的眼光、科學家的嚴謹、實幹家的務實，不遺餘力地致力於科學研究向生產力的轉化。”王連忠對記者說，“雖然謝建新院士在科學研究和教學領域都取得了非常突出的成績，但他始終保持着勤奮、謙虛、樸素的作風，對待學術問題求真務實、勇於創新，對待身邊的人以誠相待、和善質樸。我們都很尊敬他。”自2008年，謝建新團隊與孚信達建立起長期的科技研發合作關系，歷時14年，在謝建新的帶領下，研發團隊走出了一條艱苦卓絕的科技創新之路，成功地將實驗室成果完成產業化轉化。
孚信達與謝建新團隊的合作堪稱產學研典範，先後建成4個省級以上研發平臺，形成一支由謝建新領銜的30餘人的研發團隊，承擔國家“863”計劃項目2項、國家火炬計劃項目1項、軍口預研項目2項、山東省重點研發計劃4項。在踐行科技創新和產業報國的路上，謝建新和孚信達的產學研團隊不斷取得重大突破，獲得國家技術發明獎二等獎1項、教育部技術發明獎一等獎1項，擁有專利36項（發明專利16項）；編寫我國有色金屬材料領域唯一的ASTM國際標準，編寫銅鋁復合材料相關國家標準2項、電力行業標準1項、韓國KS國家標準1項，形成從材料、產品到應用的完整技術標準體系，爲銅鋁復合材料在高端裝備中大規模推廣應用提供技術依據和基礎條件，促進國內乃至全球金屬復合材料行業技術水平的整體提升和高端制造業的轉型升級。多位院士表示，謝建新與孚信達研發的材料和產品填補國內外空白，全球技術領先。
信念如磐，初心如故。王連忠表示，有了連鑄成功轉化先例，在煙臺將與謝建新團隊聯合成立金屬復合材料研究院，聚集和培養頂尖科技人才，開展國內外高層次學術交流論壇，將研究院打造成爲金屬復合材料基礎研究和應用技術研究的重要基地，爲國家金屬復合材料發展貢獻力量。
推廣篇
孚信達是一家專業從事銅鋁復合材料和產品研發生產的民營企業，是國家重點支持的戰略性新興產業企業、高新技術企業、山東省國動中心、省級“蹬羚企業”、專精特新中小企業。該公司技術團隊在謝建新的指導下，通過再創新，解決了銅鋁同步連鑄復合工藝產業化諸多難題，成功研發出具有自主知識產權的系列復合材料、產品制造加工技術和裝備，打破國際壟斷，是國際上唯一實現銅-鋁復合材料、銅-鋁合金復合材料工業化大規模生產的企業。
應用領域不斷拓展
2012年4月份，孚信達生產的連鑄銅鋁復合導電排首次應用在金風科技1.5MW變流器中，從此拉開了連鑄銅鋁復合材料產業化應用的序幕。在謝建新的倡導推動下，經過多年推廣、認證，孚信達生產的銅鋁復合產品在9大領域得到應用。
一是輸配電方面，復合導電排、復合導電棒應用於低壓成套系統、中壓成套系統中的母線（關鍵部件）、斷路器中引出排、輸變電變壓器的匯流排、母線槽中導電排，可有效節約銅40%、等性能替換實現降本35%。
二是新能源發電方面，復合導電排應用於光伏逆變器、風電變流器、電抗器、無功補償器、匯流箱等設備中的母線（關鍵部件），可有效節約銅40%、等性能替換實現降本35%。
三是航空航天方面，復合導線電纜、匯流排應用於飛行器電源系統、電氣互聯系統中導線電纜和匯流條，可減重25%~40%、解決軍事裝備急需輕量化材料的“卡脖子”問題。
四是海工裝備方面，復合導電排應用於電源控制系統、海上鑽井平臺綜合電控系統中的匯流條，可減重25%~40%。
五是軌道交通方面，復合電纜、接地塊、復合電氣部件（轉接端子、線夾）應用於接觸網系統的銅鋁轉接端子、車上接地塊、接地電纜，可減重25%~40%、降低能耗、降本35%。
六是新能源汽車方面，復合線纜、導電排應用於汽車電池連接排、汽車空調線圈、充電樁導電排、汽車線束，可減重25%~40%、降低能耗、降本35%。
七是機電設備方面，復合導電排、復合電磁圓線/扁線應用於功率控制設備中導電排、電機電磁線，可減重25%~40%、降低能耗、降本35%。
八是通信電氣方面，復合導電排應用於通信機房、數據中心供電設備、基站供電設備中的導電排，可有效節約銅40%、等性能替換實現降本35%。
九是儲能系統方面，復合導電排應用於儲能逆變器、電池系統、匯流箱的導電排，可有效節約銅40%、等性能替換實現降本35%。
關鍵應用領域取得重大進展
銅鋁復合材料作爲新型導體材料，在市場開拓中也遇到了難題：一是傳統工藝（如套管法、包覆焊接拉拔法等工藝）制造的銅包鋁材料在相關行業中應用，對銅鋁復合材料應用產生負面影響，市場改變固有印象、接受新型材料需要一個過程；二是新型材料應用受已有機制與應用傳統慣性的影響較大，推廣應用仍需一個過程；三是銅鋁復合材料仍未被列入國家電網物資採購技術標準，需要一定時間修訂、制訂相關銅鋁復合材料國網企標。
經過不懈努力，推廣應用銅鋁復合材料迎來重大進展。國家電網爲響應“雙碳”目標，在40.5kV及以下電力設備中推廣應用銅鋁復合材料，組織編寫DL/T 2260-2021《電力用銅鋁復合母線選用導則》，於2021年10月份正式頒布執行。GB/T 33142-2016《連鑄銅包鋁棒坯》、GB/T30586-2014《連鑄軋制銅包鋁扁棒、扁線》、DL/t2260-2021《電力用銅鋁復合母線選用導則》形成從材料、產品到應用的完整技術標準體系，爲銅鋁復合材料大規模推廣應用提供法律和技術依據。
2022年7月份，國家電網以總部項目形式下達“電工裝備用高性能銅包鋁復合材料設計開發及應用技術研究”任務，謝建新和孚信達的產學研團隊是重要研究力量。該項目圍繞高性能銅包鋁復合材料在配電設備中應用的關鍵核心技術問題，開展研究論證，研究成果對復合材料大規模推廣應用起到極大的促進作用。
爲配合總部項目實施，充分論證銅包鋁復合材料多場景下的服役性能，國家電網要求在山東、北京、遼寧、吉林、蒙東等5個省（市、自治區）公司轄區範圍內選擇工程開展試點驗證，通過試點論證爲《國網物資採購標準》修訂提供技術依據。國家電網總部科技項目啓動，爲實現銅鋁復合材料在國家電網系統中規模化應用奠定堅實的基礎。
應用優勢十分顯著
“輕量化，成本低。”談到新能源汽車鋰電池，王連忠告訴記者，過去一個使用純銅排的新能源鋰電池通常重達56公斤，而使用銅鋁復合連接排的重量能減輕一半，成本也將減少30%。“新能源汽車的關鍵就在於輕量化，這樣一來可以大大提高電池組的能重比，提升汽車的續航能力。”他自豪地說。
不僅如此，常用於電纜末端連接和續接的“線鼻子”，過去往往通過釺焊連在一起，時間久了便容易開裂，一旦更換就要拉閘，對電力供應影響很大。如今，使用銅鋁復合材料的“線鼻子”自成一體，更加穩固，大大消除了安全隱患。
孚信達的多款銅鋁復合產品，在航空航天裝備領域實現規模化應用。尤其是在動車、地鐵等領域，過去爲解決車體與配電系統的接地連接問題，均需使用國外的銅鋁復合產品，如今早已換成孚信達的銅鋁復合產品。同時，孚信達的4大系列100多個產品揚帆出海，進入“一帶一路”沿線諸多國家和地區。
藍圖篇
廣闊前景
銅鋁復合材料產業是國家中長期發展規劃的重點支持方向，在“十二五”“十三五”“十四五”規劃綱要，及《有色金屬工業發展規劃（2016—2020年）》等相關規劃中均有體現。我國銅消費量巨大，其中電力行業的銅消費佔比較高，絕大多數的銅應用於導體材料。專家分析統計，國內若產生900萬噸銅消耗，其中600萬噸銅可由銅鋁復合材料替代，銅鋁復合材料市場規模可達350萬噸/年，按產品綜合產值8萬元/噸計算，銅鋁復合材料產值將達到2800億元/年。
爲了更好地促進銅鋁復合材料產業發展，國內外的研究團隊對復合材料中銅的循環回收利用開展技術攻關。國內，中國工程院院士邱定藩領銜研發的廢雜銅溼法處理工藝已完成小試、中試，產業化回收利用復合廢料中銅的技術條件已具備，可以完全滿足銅鋁復合材料產業發展的配套需求。
重大意義
面臨新時代，走進新徵程，推動銅鋁復合材料大規模應用，意義重大。
一是國家資源安全戰略的內在要求。我國銅資源短缺，進口依賴度高，銅鋁復合材料大規模應用將扭轉我國銅資源長期重度依賴進口的局面，保障銅資源安全。
二是新舊動能轉換的必然趨勢。據不完全統計，在高端制造領域大規模應用復合材料，可節省原材料成本1000億~1200億元/年，從而助力高端產業高質量發展。
三是軍事裝備發展的現實需要。軍事裝備減重需求日益急迫，以往高性能、輕量化銅鋁復合材料被國外壟斷，如今國產材料成功解決“卡脖子”難題，可以促進軍事裝備升級換代。
四是實現“雙碳”目標的重要抓手。復合材料規模化應用將消化鋁的過剩產能，減少銅消耗量，從而降低能源消耗，同時，裝備輕量化有利於能耗減少，助力實現“雙碳”目標。
謝建新引領孚信達在追求卓越的路上，心中有目標，腳下有方向，山長水闊不辭其遠，赴湯蹈火不改其志。
