曹军指导团队成员进行实验研究。受访者供图

　　在机械声回荡的实验室里，白色的工作灯映照下，一群年轻的科研人员正凝视着一根细如发丝却又强韧有加的金属丝。

它并不起眼，甚至单凭肉眼很难感知到它的存在，但它在芯片制造、航天传感器、医疗设备等领域，却扮演着不可或缺的角色，承载着无数科技应用的未来——它让芯片运行得更快、飞行器操作得更稳、医疗影像呈现得更清晰。

　　这根细丝，河南理工大学机械与动力工程学院副教授曹军与它较量了整整20年，从材料性能到线径精度，每一点提升的背后都经过无数次试验和改进。

　　从兴趣到使命，科研是一个“自我修行”的过程

　　“兴趣是最好的老师”，这句话曹军一遍遍在心里重复着。从硕士生到博士生，再到工作中的项目合作，曹军被金属丝材料的特殊属性和应用价值所吸引。“每一次提升材料的性能，每一次研发取得新成果，都给我带来一种极大的成就感。”而正是这种成就感，促使曹军在金属丝领域不断突破、深入探索。

　　1999年，曹军考入焦作工学院（河南理工大学前身）机械系材料成型与控制工程专业。在校期间，他打下了扎实的理论基础，为深入开展铜基/贵金属基微细丝研究奠定了坚实根基。2005年，在攻读硕士学位时，曹军听说导师正与一家企业合作研究高性能金属材料项目，便主动申请加入。

　　“一开始，芯片封装用到的键合线都是黄金做的，可黄金贵呀，我研究生做这个课题，就是想用铜来替代黄金。”这让曹军充满干劲。毕业时，他围绕“键合铜线”项目累计发表了6篇学术论文，拿到了甘肃省的某个科技攻关项目，这对一个硕士研究生来说是巨大的鼓励，也进一步坚定了他往后的科研方向。

　　曹军常用古诗词来形容他的科研历程：“刚开始科研时是‘独上高楼，望尽天涯路’，充满理想与憧憬；随后进入‘衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴’的阶段，不畏艰辛，只为攻克难关；最终当‘蓦然回首，那人却在灯火阑珊处’时，虽尝到了成功的喜悦，却知道新的挑战才刚刚开始。”

　　起初，研究团队遇到了连铸杆坯表面光洁度不达标、材料强度不足等问题。为了找到问题的最优解，曹军和他的学生们经常连续熬夜实验，“我们通过一次次的反复实验，优化设计结晶器尺寸，提高过冷度，减小凝固区间，实现连铸杆坯‘镜面’一样光洁的最终目标。”

　　随着反复实验、创新制备工艺和材料配方，团队逐步优化成型过程的参数和设备配置，终于在2013年解决了这一技术难题，实现了高强度高导电铜银合金材料的成功制备并产业化。同时，这也是他团队在金属丝研发道路上的重要转折点，标志着国产金属丝在性能及尺寸精度方面达到了国际先进水平。

　　从99分到100分，不放过一粒“灰尘”

　　“为了让品质进一步提升，必须把技术细节做到极致，产品才可以在市场立于不败之地。”曹军说。

　　在一次高纯铜材料的实际生产中，团队就遇到过硅元素杂质含量偏高的问题。“在我们的实验里，一粒1到2微米的小灰尘就可能成为一个关键的影响因素，最终导致终端集成电路报废。”曹军带领团队通过现场调查和实验，经过反复排查，发现问题出在灰尘微粒的残留上。尽管制备过程中使用了真空熔炼设备，但生产环境中的极微量灰尘仍然进入了设备，导致硅元素超标。于是，曹军提议建立一个净化车间，减少灰尘干扰，从而成功控制了硅的含量。“只有把科研做到极致，才能实现从99分到100分的突破。”曹军强调。

　　在无数个日夜里，数不清的实验和分析下，团队研究终于在关键时刻实现了突破，迎来了“蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”的成果。他用实际行动带领团队成员不断攻克技术难关，开发出纯度高于99.9999%的高纯单晶铜、高强度高导电铜合金及其高性能新型键合引线等高新材料，实现该类产品的进口替代；率先将键合铜线、键合合金线替代键合金线应用于微电子封装中，在半导体封装键合铜线、键合合金线及其可靠性等研究方面获得了开创性的成果。

　　与“金属丝”较量的近20年间，曹军深知金属丝材料被赋予了越来越高的性能要求，特别是在芯片、数据线和医疗设备等领域，对金属丝的精度、强度和韧性提出了更高需求。曹军表示：“这项研究早已经进入‘深水区’，技术突破往往藏在细节之中。只有不断专注和完善每一个环节，才能取得真正的突破。”

　　“我们的目标不仅是把线径做到12微米以下，还要实现±0.3微米的精度。这些看似微小的提升，将对未来高端制造产生深远影响。”曹军说，“如果我们能够解决这个问题，将为我国实现合金材料的进口替代作出重要贡献。”

　　科学研究“从实践中来到实践中去”

　　“越细的金属丝越能提升芯片的集成度和传输性能，最直观的感受就是，芯片的耗能越来越低，但功能却越发强大。”随着金属丝材料精度的提高和直径的缩小，其在航天航空、医疗设备、数据传输等领域的应用也将更加广泛。

　　有的手机数据线为什么用了一段时间就断裂，有的却能使用一两年依旧完好无损？曹军将这个现实问题带到河南理工大学的实验室。他发现，传统数据线容易因弯折性能不好导致内部线材断裂，进而影响用户体验。团队最终通过提升金属丝的强度，使其在多次弯折下保持稳定，延长了数据线的使用寿命。

　　此外，智能手机点击屏幕时的触摸震动也与曹军所做的研究有关。曹军解释说，手机的触感反馈源自内置的微型马达，通过高性能金属丝作为关键部件，能够精确实现振动传感，使触感反馈更灵敏、稳定。

　　这根金属丝的应用延伸到了医疗行业。采用更细金属丝，能够显著提高医疗检测的舒适性和信号传输的精确度，在内窥观察、微创手术等场景中提供更准确、清晰、无延迟的实时图像。曹军说：“我们的材料要符合手术器械中的高精度要求，这不仅关乎技术突破，更是责任和使命。”

　　正因如此，曹军常对学生强调，科研只有“yes or no”，没有“差不多”。曾有段时间，他和团队研究高强度材料项目，屡次试验失败，压力甚至让他在半夜突然惊醒，深夜在床上思索难题的解决方案。“做科研就是要耐得住寂寞，坐得住冷板凳。”有时科研经历虽充满迷茫与压力，但曹军始终没有放弃，反而在兴趣与责任的支撑下，在科研之路上愈行愈远。

　　今年6月24日，曹军参与完成的“高性能铜及贵金属丝线材关键制备加工技术与应用”成果，荣获国家科学技术进步奖二等奖。曹军先后获授权发明专利40项，并实现专利成果转化180余万元，助力国内多家企业步入微细丝加工第一梯队。

　　一名新入学的研究生曾对他说：“老师，这个研究不就是把粗的东西变细吗？研究的意义是什么？”对于这样的疑问，曹军并未直接说教式地反驳，而是鼓励学生亲自动手实践，在实践中发现有意思的问题。

　　“先放手去做，在做的过程中即使发现方案行不通，也是一种结论，至少可以帮助未来的研究者少走弯路。”曹军相信，真正的科研精神不是讲出来的，而是在一遍遍的试验与失败中体会到的，“沉下心来，保持耐心和定力，走到第一线，才能发现真需求，解决真问题”。

荐稿人：lyh 2024-11-07  执行编辑：lyh 2024-11-07  责任编辑：zjy 2024-11-08