纳米技术就像一把开启微观世界大门的钥匙，带来了材料、医疗、电子等领域的革命性变革。当前，作为纳米材料学重要组成部分的纳米金属材料技术已经在我国电子、能源、医药、航空航天、生物工程等领域发挥了重大作用，成为国家战略的重点领域。然而，纳米材料技术至今仍面临材料稳定性、大规模生产、成本控制、环境影响和生物安全性的重大挑战，尤其是，如何在纳米尺度上精准控制材料的结构，以及在极端条件下保持材料的稳定性是摆在业内科技研发人员面前的必答问卷。
纳米为尺，开启材料科技未来之门。近五年来，江苏科技大学郭伟教授聚焦科研难点，一直致力于金属纳米孪晶结构金属材料、亚稳材料及复合材料等研究领域的制备、结构表征及力学、物理性能的基础研究，不仅在疲劳损伤理论、极限强度理论、塑性变形机制理论、纳米孪晶结构可控生长理论四个方面取得了系列原创性成果，还积极推动成果转化，在成果应用上取得了重大成效。在学术研究、科技突破、学科建设等多个角度为科技强国、走向国际视野做出了重大贡献。
基于计算机模拟及机器学习模型及神经网络模型，郭伟教授创建了首个梯度纳米结构深度理论模型，该研究涉及多种模型和技术交叉，包括理论模型、数学模型、计算机模拟、机器学习和神经网络模型。这些方法共同推动了纳米材料科学领域的发展，特别是在提升材料性能方面。通过这些模型和技术的交叉应用，可以更深入地揭示梯度纳米结构的形成机理，优化材料设计，预测材料性能，从而为纳米新材料的开发和应用提供理论和技术支持。
因贡献突出，郭伟教授先后荣获中共中央组织部国家重大人才工程A类创新人才、美国金属材料学会杰出科学家、国家科技进步奖一等奖1项、国家科技进步奖二等奖1项、汤森路透全球高被引用科学家、入选国家教育部专家库、特聘教授等荣誉及奖励。重要学术兼职涉及纳米材料国际委员会（Intenational Committee of Nanostructured Materials）委员，国际著名材料期刊Acta Materialia 和Scripta Materialia编委。
科研报国：奇妙纳米世界激发科研志向
“纳米的世界是非常奇妙的，当某些物质的结构单元进入纳米量级的时候，它的物理、化学、电磁性质会产生重大变化，甚至呈现出与我们平时所了解的不一样的情景。比如黄金到了纳米尺度，会从正常状态的金黄色变成红色。而这些物质一旦被加工成纳米材料、纳米器件及其它纳米新产品的时候，就会具有超乎寻常的新性能、新效应。纳米科技是一个引领式的前沿课题，有着光明的开发与应用前景。”怀着对纳米世界的无限憧憬，郭伟教授决定用知识的力量撬动纳米科技的杠杆。1994年，他以优异的成绩考取西安交通大学，并完成了本科和硕士学习。之后，又在澳大利亚卧龙岗大学和日本九州大学继续深造学习，并拥有一段德国的海外工作经历。随着学习的深入和海外工作经历的积淀，郭伟教授对纳米材料科技有了更深入的认识，但同时也看到了我国在科技研发方面与国外的差距。
“纳米结构材料、亚稳材料、高性能复合材料因具有与众不同的特性，使得它们在众多应用领域拥有巨大的潜力。然而，对于这些材料的研究需要涉及到微观结构与宏观性能之间的关系。长期以来，精确控制材料微观结构、优化材料性能以及实现大规模制备一直以来是研究的难点。跻身世界科技强国之列，就必须啃下这块硬骨头。”言语中，郭伟教授透露出了强烈的科研责任感和使命感。面向国之所需，郭伟教授结束了在国外长达多年的留学工作之旅，毅然选择回国，加入江苏科技大学，专心从事科研教学工作，为国家的科技进步和人才培养贡献力量。
科研突破：创新取得系列原创性学术成果
经过创新探索，郭伟教授发现了金属中新型纳米结构及其独特性能，如纳米孪晶结构兼具高强度、高导电性、高塑性及加工硬化能力、低电迁移等，并实现了微电子器件中microbump的可控定向生长。梯度纳米结构可有效抑制应变集中，使纳米晶粒结构表现出本质拉伸塑性。纳米镶嵌结构使钢具有反常的韧性温度效应；揭示了金属纳米结构的变形新机制，如机械驱动的界面迁移，位错行为的尺寸效应，独特的力学行为及变形特征（变形软化及退火硬化），纳米尺度下金属强度的样品尺寸效应；探索了金属中纳米结构的稳定性，通过合金化设计或晶界结构及形态控制稳定纳米结构，获得了高稳定性金属纳米结构；发现了3种新型金属纳米结构，包括纳米孪晶结构、梯度纳米结构和层状纳米结构，系统研究了这些纳米结构的理化性能、力学性能、稳定性以及独特的变形行为和规律，提出了利用纳米孪晶强化材料的新途径和原理。这些研究工作引领了金属纳米结构材料领域的发展，受到国际材料界广泛关注。
多年来，郭伟教授将相关学术研究成果在国际一流学术刊物上发表SCI论文170余篇、论文被SCl他人引用6000余次，单篇最高引用1350次，其中有7篇论文入选Acta Materialia热点论文（Top 25 Hottest paper）。申请欧洲发明专利66项（授权48项），国际发明专利3项。
成果转化：以显著成效推动新质生产力
为促进成果落地，郭伟教授借助项目科研，加快了科技成果转化的步伐。他主持并实施多项海外“卡脖子”攻关重点研发项目，累计经费近3000万美元。主持承担完成23项面上、重点项目，包括德国和日本国家研究基金项目、日本国家自然科学基金项目，中国国家科技部和基金委项目。承担了与美国宇航局、日本三菱国际合作项目等18个合作项目，并取得了2项涉密重大成果；在工程技术项目成果方面，郭伟教授针对能源领域“卡脖子”重大科学问题进行攻关，并取得了代表成果1项：“高端能源装备关键配套材料应用于石油开采的新型高强高韧富β型钛合金油井管”，此项成果获国际专利（PCT）一项，美国专利五项。该成果获得美国重要媒体（洛杉矶时报）报道，被评价为居美国第一，引起行业广泛关注，获得美国亿元美金订单。
“2020年，我们自主研制的一款新产品（高端能源装备关键配套材料应用于石油开采的新型高强高韧富β型钛合金油井管）一上市，就获得国内首批次供货销售订单2000万元的业绩，并逐渐在行业内站稳了脚跟。2020年，作为全国装备制造业新材料重点领域首批次产品，新一代产品应运而生，强度在1200MPa以上，具备更优越的可靠性、安全性，同时更加环保节能，填补了国内空白……”历数着转化成果，郭伟教授满是自豪感。
不驰于空想，不骛于虚声，郭伟教授所思所行，如今皆在稳步成真。江苏科技大学作为国内为数不多的几所以“海洋”为办学特色的高校之一，正全力对接海洋强国战略和江苏海洋强省发展规划，聚集资源要素，擦亮“深蓝”名片。作为校内首席科学家，郭伟教授自然也深感责无旁贷。所幸，他心中有数，于是破题有招，迅速就国家海洋重大工程所需关键结构材料的研发和应用需求提出了“关键结构材料集成计算设计方法与应用”“基于数据技术的新型高强韧高耐蚀钢研发”“超低温工程装备用高强高韧特种合金研制及应用”3个重大科研课题。旨在发展晶体结构、微观组织结构、制备工艺与关键性能关联关系的预测理论模型；研发“成分－工艺－组织－性能”的多层次、跨尺度计算软件和集成计算材料工程软件，实现从元素、成分到综合性能的高效集成设计；同时融合材料数据、图像数据等多模态数据以及大数据与人工智能机器学习等技术，形成支撑关键结构材料研发的高效集成计算设计方法与跨尺度的、可实现数据传递的集成软件系统。
另外，郭伟教授带领团队正在逐步建立起高强韧高耐蚀不锈钢与生产应用数据库，构建语义级材料知识智能分析与展示技术，致力利用迁移学习技术，融合工业生产大数据，开展数据驱动的多目标、自适应协同设计与生产工艺优化研究，研发出具有自主知识产权的高强韧高耐蚀不锈钢。
针对国家海洋重大工程装备超低温服役对高强韧、高强塑、抗疲劳特种合金的需求，郭伟教授团队开展了适应于超低温服役环境用高强高韧特种合金设计、超高纯冶炼工艺、多相组织演变机制与稳定性调控、强韧性与强塑性匹配等研究，拟揭示超低温服役环境下合金设计准则与失效模式机理，并突破超低温、宽温域、交变载荷服役环境下材料的合金设计、微观组织与强韧性匹配、零部件热处理与尺寸稳定性控制等关键技术。
“纳米材料在基础研究中取得的成果，应该服务于社会、服务于经济、服务于民生，才能充分体现它的价值。而我一直坚信，这样的业绩是干出来的，伟大的事业都是奋斗出来的。只要每个科技工作者都集聚力量，就能形成团结奋斗的局面，为科学事业的发展作出更大的贡献。”宏观战略视角为骨架，微观科学操作填血肉，一部有深度更有温度的时代科技发展图景正在徐徐铺展……而如郭伟教授一般的工作者正身在其中，手擎巨笔，描摹一个生机盎然、未来可期的中国。（文／王依）
