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我们买东西都会注重东西的材质好不好,因为我们知道材质是东西好不好用、耐不耐用的关键因素,即使东西设计得多棒都好,如果材质低劣就不算是好东西。
材料工程师负责研究和开发材料,从小至纳米的晶片,到路上的汽车和路旁的建筑,凡是用到材料的东西就是他们的研究对象。
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报道:本报 梁慧颖
摄影:本报 陈启基
材料工程师到底做什么?这里以政府2023年提出的国家能源转型路线图(NETR)为例,由马大材料工程学副教授黄耀雄讲解材料工程师扮演着什么样的角色:
●储能技术 当我们谈再生能源,不管是太阳能或风能都好,如何把能量储存起来是很重要的环节。材料工程师在开发储能技术方面(例如电池)扮演重要角色,材料的选择会影响储能系统的性能。如果我们能有效地把再生能源的能量储存起来,我们便能减低对化石燃料的依赖,并加强电网的稳定度。 |
●电动车 材料工程师的贡献是为电动车的部件,例如电池、引擎和车体研发轻盈及优良的材料,从而提高电动车的性能。 |
●建筑材料 材料工程师的角色是研发对环境友善且经受得住气候变化的建筑材料。好的建材能减低空调系统对能源的消耗,符合NETR对节能和永续城市发展的目标。 |
●制造业 材料工程师研发的材料,能够帮助制造业减低生产过程中对环境造成的影响,比如以绿色复合材料取代传统材料,减少碳排放和能源消耗。 |
●生物燃料 材料工程师的研究包括生物燃料──从有机物质转化而来的能量,可替代化石燃料和降低碳排放。 |
●循环经济 材料工程师研发可回收利用的材料及产品,减少垃圾,为循环经济(Circular Economy)献一分力。 |
●再生能源 无论太阳能板或风力发电机,其材质都会影响能量采集、储存和输出的性能。材料工程师的工作是设计能够适应我国热带气候的材质,确保太阳能板和风力发电机有效运作。 |
从上述例子可见,材料工程师可以贡献的领域非常广泛,从电动车、建筑物到再生能源,材质都是产品性能的关键。
即便是普通的日常用品,例如衣服和餐具,其实也都涉及材料科学和技术。黄耀雄以衣服举例,为什么现在很多衣服很薄却很保暖?这有赖材料工程师开发出先进的纺织材料,他们不仅要提高材料的品质,也要避免这些材料含有致癌物。
材料工程系可有可无?
黄耀雄本身主要研究传感器、晶片和电子封装技术的材料。以传感器为例,他瞄准的用途有两种:一种是通过呼气检测血糖,另一种是探测特定范围内是否有气体泄漏。
他的研究涉及稀土元素。说到稀土,很多民众可能首先想到的是放射性问题,但他说不是所有稀土都是放射性元素,像他只使用少量的钐(Samarium)和钬(Holmium)做研究,基本上不会危险。
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他在纳闽长大,对材料工程的兴趣始于他就读大学预科(Matrikulasi)期间。那时候他还在考虑要选择哪个科系,刚好认识一个砂拉越朋友的表哥,朋友的表哥在蚬壳石油公司任职机械工程师,“他说,海内外的石油公司都缺乏材料工程师,如果要读工程系的话,不妨考虑材料工程这个分支。”听这位工程师这么说之后,他去了解材料工程到底是做什么,开始对这个学科产生兴趣。
他在槟城理大就读4年本科,之后继续在理大读硕士,因研究能力受肯定而转为博士。毕业后,他到新加坡南洋理工大学做博士后研究,大概半年后就想要回来马来西亚,原因是博士后研究员毕竟不是主导研究项目的人,“比较不能有太多主见。”但他其实很希望做自己想做的研究。
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他当时申请了几所本地大学,马大很快便给予了答复,聘请他做高级讲师。他在2013年入职,那时马大还有材料工程本科课程,可惜到了2016年,马大跟随马来西亚工程师局的脚步,将工程学院精简成只剩土木工程、电气工程、化学工程和机械工程(外加生物医学工程),以致原来的材料工程学被并入机械工程系。
材料工程系当年被关闭的时候,系上很多人都大叹可惜。他说,这是因为他们都认为材料工程学很重要,像新加坡南洋理工这么顶尖的大学都有材料工程系,不理解马大为何将材料工程系缩编。不过不能否认,当时也有一些人说,日本的材料工程很先进,但日本也没有材料工程学本科,学生只有到了硕博士阶段才专研材料工程,所以马大将材料工程系并入机械工程系并没有问题。
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他指出,目前严格来说,马来西亚只有4所大学提供完整的材料工程本科课程,即理大、玻璃市大学、拉曼大学和国际伊斯兰大学。其他一些大学虽然也有提供材料工程的相关课程,例如“机械工程(材料)本科”,但这些课程通常比较偏向机械工程学。
材料会不断创新
从事材料研究,他形容就像和时间赛跑一样,因为现成材料那么多,要创新的话要么可能会遇到瓶颈,要么就是必须比别人抢占先机。
以汽车业为例,他说,现在很多人都认为混合动力汽车及电动车是大势所趋,如果材料工程师此时才要投入电动车的研究,说不定不久后电动车不流行了,取而代之的是氢燃料电池车,到时关于电动车材料的研究可能就显得落伍了。换句话说,从事材料研究甚至任何技术研究都应该具有前瞻性,以防研究出来的东西已非时代所需。
他一直都是在大学教书和研究,曾经想过没有进入业界会不会是一种遗憾。
“但是没有办法,”他说:“就像美国诗人弗罗斯特的《未选择的路》所说那样,来到分岔路就只能选一条路。我没有后悔,因为在大学里还是会跟业界有很多接触,我许多项目的经费就是来自业界。”
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他在校内和校外有多重身分,比如大学方面,马大跟中国长沙理工大学合作“机械设计制造及其自动化专业本科”教育项目,长沙理工大学引进马大18门课,他是这个项目的马方负责人,除了要协调课程内容,还要到中国去教课。
大学以外,他是马来西亚IEEE电子封装协会副主席,不久前还上任马来西亚工程师协会的材料工程技术部主任,自觉有责任推广材料工程,让大众了解材料工程师所扮演的角色。
永续发展或可持续发展是大势所趋,他说,单单电子产业,现在很多电子厂都投入电子废弃物回收领域,从废弃物提炼可再利用的材料,可想而知不管现在或未来,材料研究都很重要,是所有技术发展的物质基础。
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