篮球与书法，激情的竞技体育与行云流水的笔间艺术，是中国科学院宁波材料技术与工程研究所（简称宁波材料所）副研究员霍军涛最大的业余爱好。一动一静，这截然不同的两种气质是霍军涛最显著的特点。

　　霍军涛的主要研究领域为具有功能物性的新型非晶合金材料的开发与研究，篮球、书法这些兴趣爱好非但没有影响他的科研工作，相反还为他的工作带来了许多益处，让他既能勇于面对失败与挑战，也能沉下心来踏踏实实地做研究。

　　近年来，他和团队在新型非晶合金磁制冷材料研发领域收获了不少成果。在接受记者专访时霍军涛表示，今后还将积极推进非晶合金作为磁制冷材料的实际应用，以期为国民经济与社会发展做出更多贡献。

　　篮球和书法培养对科研的专注力

　　本科、硕士、博士，再到进入宁波材料所工作，学习和科研构成了霍军涛的主旋律，但在主旋律中长久充当“小插曲”的便是篮球和书法。身材高大的他对篮球情有独钟，学习和工作之余会和同学、同事一起打篮球，既锻炼身体，又能缓解一下学习和科研工作的压力，同时也能提高霍军涛：为环保助力推动非晶磁制冷新材料研发自己的反应能力和团队意识。霍军涛对记者说：“球赛自然有输有赢，而常打篮球的人对输赢都比较习惯且看得开。学会从失败中汲取教训更上一层楼，可能是我最大的收获，这也让我更敢于面对失败，培养科研中所需的冒险精神。”

　　霍军涛的爱好不仅仅是篮球，书法也是他的最爱。闲暇时，他很喜欢练练书法。他认为学书法亦是学做人，一笔一划，一撇一捺之间便是大的人生格度。练习书法，需要平心静气，要具备良好的心理素质和滴水穿石的坚韧意志。而这些意志和毅力的锻炼和培养，就是一种陶冶情操的过程，同时也可以培养科研和实验过程中所需的专注力。而霍军涛的确将冒险精神和专注力用在了自己的研究领域——具有功能物性的新型非晶合金材料的开发与研究，并且取得了不俗的成绩。

　　非晶合金在磁制冷领域具备独特优势

　　霍军涛的研究领域，乍听之下许多人觉得有些陌生。但事实上，这项研究与人们的生活息息相关。如在日常生活中，家用冰箱、空调器的应用正日益增多，有些发达国家的家用冰箱普及率已达到99%以上。而在我国城镇，冰箱和空调也早已普及到千家万户，近年来销售量更是一路飞涨，发展前景被看好。此外，在工业、商业、航空航天、微电子技术、光纤通信、能源、生物工程技术这些尖端科学领域中，制冷技术也有重要的应用。

　　现有的制冷设备主要采用气体压缩制冷技术，而其中制冷工质多为氟利昂，目前至少有八成家用空调仍为有氟空调。众所周知，氟利昂是破坏大气臭氧层的元凶，国内外不少企业已经开始尝试开发新的环保型制冷技术。

　　磁制冷技术是在外加磁场作用下通过磁制冷工质材料的励磁、退磁实现制冷，其中外加磁场相当于传统制冷中的压缩机。磁制冷相比于传统的气体压缩制冷具有制冷效率高、噪音低、体积小、绿色环保无污染，从低温到室温附近均可适用以及广泛的应用领域等优点，受到世界各国科技界的关注。1998年4月，美国宇航局的研究人员就在《Science》杂志上提到：磁制冷技术可以媲美瓦特发明蒸汽机，它将引发一场制冷行业的革命。

　　由于磁制冷技术为主要基于磁制冷工质的磁热效应，因此开发具有大磁热效应的新型磁制冷工质一直以来都是磁制冷领域的关键课题。一般而言，磁性材料要成为优良的磁制冷工质须具有在工作温度附近大的磁热效应、高制冷效率、小的磁滞后、电阻较大、低热容量、价格低廉、无毒无害、化学性质稳定等性能。前期国内外研究人员开发了一系列制冷性能较好的稀土和过渡族元素的晶体材料，然而这些材料仍然存在易氧化、成本高、导热性差等缺点，限制了制冷技术的民用化进程。因此，亟需开发磁热性能优异的新型磁制冷材料。

　　霍军涛介绍道，近几年，由于非晶材料在作为磁制冷材料应用方面具备自己独特的优势，开始逐渐引起人们的关注。

　　非晶合金具有特殊的合金成分，以及无序原子堆积结构表现出的优异物理和化学功能特性。不过，虽然非晶合金的研究工作已经广泛开展数十年，但是由于受塑性变形能力差和玻璃形成能力低等因素的限制，导致其实际应用受到制约，这也是非晶合金领域发展遇到的主要瓶颈问题，至今只有非晶软磁合金材料得到了实际应用，

　　而如果作为磁性功能材料，对非晶合金的塑性变形能力和玻璃形成能力的要求便比较低，有望得到广泛应用。因此，多年来霍军涛和团队一直致力于将非晶合金应用于磁制冷领域。

　　一系列新型非晶合金磁制冷材料面世

　　目前，霍军涛和团队针对非晶合金磁制冷材料磁熵变值不高和相变温度较低的问题，开发了一系列新型具有大磁熵变和近室温的非晶合金磁制冷材料，并对其微观机制进行了深入研究。

　　在具有大磁熵变的新型非晶合金方面，他们研发出迄今为止具有最大磁熵值的Tm基非晶态合金，磁熵变达到18.3Jkg^-1K^-1；近期通过在稀土基非晶合金引入结构混合熵，开发了一系列具有优异磁热性能的高熵非晶合金，其最大磁熵变值可以达到15.0Jkg-1K-1，并且高熵非晶合金的自旋玻璃的磁转变行为和复杂的成分结构致使其具有更宽的磁转变区间（116K），进而获得巨大的磁制冷能力（691J/kg）。

　　再进一步利用熔体抽拉装备高熵非晶合金加工成实际应用所需的、具有高比表面积和换热效率的微米丝材。

　　霍军涛和团队通过研究不仅开发出一系列具有优异磁制冷性能的工质材料，而且为磁制冷工质材料提供了一种新型的模型体系。相关研究结果申请国家发明专利两项，其中一项专利已于2015年转化到宁波中科毕普拉斯新材料科技有限公司。

　　他们还尝试开发了多种近室温非晶态磁制冷材料，并开发了一系列具有优异磁热性能的铁基非晶合金，详细研究了影响其磁热性能的成分因、结构和磁性能因素。近期，团队利用熔体抽拉法制备了在室温具有优异磁热性能的Gd微米丝和一系列具有大温区和大磁制冷能力的非晶纳米晶复合材料，相关研究成果已申请国家发明专利。他们还深入研究了非晶合金磁性机理以及非晶合金中自旋玻璃磁转变行为，发现了由外磁场诱导的非线性转变，为优化非晶合金的磁热性能提供理论指导。

　　此外，霍军涛和团队还研究了非晶合金的微观结构和磁性能直接的关联性，研究结果表明纳米尺度的粘弹性不均匀性结构是表征非晶合金应力状态及磁弹耦合强度的重要序参量，调控结构不均匀性是改善非晶合金磁性能的有效方法。

　　新材料开发不可预见性是难题

　　近年来，霍军涛和团队的主要工作还是集中在具有优异功能特性的新材料的开发。虽然通过多年的研究，他们取得了不少成绩，但也随之出现了一个个难题，新材料开发的不可预见性便是其中最大的难题。

　　他告诉记者，新材料的开发和应用是多方面的,当前主要从两个方面开发新材料，一是寻找一些特殊材料在特定条件下出现的特性来加以应用；二是利用科学技术的进步将材料加工到一定的程度出现的特性来加以应用。而他们主要集中于第一种方法。

　　“非晶合金由于不具有晶体材料规则的原子排布，成分调节范围很大，因此给他们带来了广阔的开发新材料的空间。但是，这也导致新材料的开发像是在茫茫田野中挖矿，具有比较大的不可预见性，往往会徒劳无功。”霍军涛说。

　　因此，霍军涛和团队开发新的非晶合金并不是漫无目的的拼凑，而是基于对相关元素的物理化学性能的理解和前人科研成果的总结，按图索骥，在一定的规律指导下选择基体元素和添加元素，探索其含量。

　　他指出：“这就类似于炒菜，成熟的厨师知道淡了加盐，咸了少盐。在了解了各种添加元素的特性之后，就能做到对新材料的精准调控。未来我们将尝试结合最新技术，比如高通量方法、数据挖掘技术，去更加高效地提高新材料开发的效率和精准性。”

　　推进非晶合金作为磁制冷材料的实际应用

　　霍军涛表示，科技成果转化是科技转变成现实生产力的重要途径，但是科技发展超前于经济是必然规律，目前我国磁制冷领域的产学研连接还不够紧密。

　　“已经发现的室温磁制冷材料有上百种之多，虽然种类很多，但真正有实用价值的材料体系却不多，材料的实用价值亟待挖掘。由于国内缺乏对磁制冷材料开发、加工和应用的全链条设计，导致新材料开发往往不能充分考虑应用样机的各种因素，而做制冷机的公司又拿不到实际需求的材料。”

　　他希望通过深化科技体制改革，建立以制冷企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的科技创新体系，加强顶层设计，通过国家重点研发计划等重大项目为载体，集中磁制冷领域相关企业和科研单位的力量，解决磁制冷应用的问题，进一步促进磁制冷材料的科技成果转化。

　　霍军涛还告诉记者，前期他与团队虽然在非晶合金磁制冷材料的开发方面取得了一些成果，但是距离其在制冷机中的实际应用还很遥远。要拓展非晶合金作为室温磁制冷材料的应用，还有一些科学和技术问题需要去进一步研究和解决。

　　未来他们将通过优化成分设计和制备工艺，获得兼具大非晶形成能力、优异力学性能和近室温优异磁热效应的非晶态制冷材料。近室温具有优异磁热效应的非晶态制冷材料的开发与相关机理研究，不仅能推进非晶合金作为磁制冷材料的实际应用，而且为磁制冷机领域提供了一种新型磁制冷工质，具有巨大的实际应用价值和广阔的潜在应用前景。

　　“磁制冷技术作为未来影响人民生活的重要变革性技术之一,在国家政策的支持下，经过磁制冷材料与工程技术专家的共同努力,相信在不久的将来必将取得重要应用,为国民经济的发展和人民生活水平的提高做出重要贡献。我期待着这一天能早日到来！”霍军涛笃定地说。

　　人物简介

　　霍军涛，博士，中国科学院宁波材料所副研究员。本科和硕士毕业于哈尔滨工业大学材料加工工程专业，博士毕业于中国科学院物理研究所凝聚态物理专业，2012年7月加入中国科学院宁波材料所磁性材料与机电装备事业部至今，2016年3~8月在国家自然科学基金委员会材料一处（金属材料）挂职，2019年3月至今在国防科工局经济技术发展中心挂职。

　　他主要致力于具有功能物性的新型非晶合金材料的开发与研究，共发表SCI论文30余篇，申请国家发明专利12项，其中第一发明人10项，授权5项。相关研究也获得了国家自然科学基金重大科学仪器项目、面上项目和青年基金、国家重点研发计划、浙江省自然科学基金、宁波市自然科学基金等多个项目的支持。霍军涛也因此在2016年获得中科院宁波材料所“春蕾人才”计划的支持，2018年获得了中国材料大会非晶与高熵分会颁发的“杰出青年科学家”奖，2019年成为中国科学院青促会会员。