铜铝复合材料是一种外层为铜、内层为铝或铝合金的轻量化、高性价比层状复合导体材料，融合了铜优良的导电性和铝突出的轻量化特性及成本优势。
国外对铜铝复合材料的研究开展较早，上世纪70年代，美国科普威公司发明了包覆焊法，制备的材料应用在高频电缆内导体上。随着装备制造业迭代演进，传统方法制备的铜铝复合材料无法满足应用需求，上世纪80年代，英国Bruker开发了静液挤压工艺，使铜铝复合材料应用拓展到航空航天、输配电、通信等高端装备领域，形成了铜铝复合材料的技术体系，但由于成本较高，难以获得规模化应用。
我国是一个“贫铜富铝”的国家，而铜又是国民经济和国防建设必需的战略资源。上世纪90年代，我国铜资源进口依赖度就达到70%，现在更达到近80%，铜铝复合材料相较纯铜材料可节省70%～85%的铜，其规模应用对有效缓解铜资源安全危机意义重大。但我国对铜铝复合材料研发开展较晚，加之国外对此进行技术封锁，导致高性能铜铝复合材料一直依赖进口且价格昂贵，应用仅限于国防等关键领域。中国工程院院士谢建新携手烟台孚信达双金属股份有限公司（以下简称孚信达），面向国家装备发展重大需求，砥砺前行，开启了自主创新的技术研发和产业化推广之路。
孚信达厂区。
创新篇
连铸复合法是指通过熔炼炉，分别将两种金属（铜、铝或铝合金）分别熔炼成金属液，然后在特制的复合铸造装置中一次性实现冶金结合、连续铸造成型，形成外层为铜、内层为铝或铝合金的层状复合导体材料。该工艺具备短流程、高效率、可连续生产、产品性能高等优点，并可根据不同性能需求，灵活调整铝合金的合金方案，以满足不同应用场景的需求。
“其实早在1998年的时候，铜的价格还相对较低，我就预测到未来国家建设需要大量的铜资源，并且铜的价格会大幅上涨。因此，提出了铜铝复合材料连铸直接成形的选题，用铜铝复合材料替代纯铜，大幅节省成本，其推广应用可以极大地缓解中国对铜资源的需求压力，满足中国经济建设的需要。”谢建新对记者回忆道，“铜铝复合材料传统方法是在铝棒外面包一层铜皮，将铜皮焊接起来，但铜铝结合质量较差。我们发明的方法是连铸成形铜管，同时往铜管里连续充入铝液，一步制备出高质量的复合坯料。”谢建新盯着短板谋划，瞄着短板聚力，从铜铝复合内在机理出发，独创出铜铝连铸复合方法，通过多年的研发试验，终于攻克铜铝同步连铸复合的世界性难题，形成了具有自主知识产权的高性能铜铝复合材料制备技术。
转化篇
技术发明是开端，产业落地是目标，一次机缘巧合让谢建新团队和孚信达“联姻结缘”。2008年4月份，孚信达董事长王连忠通过山东省科技厅，结识了时任北京科技大学副校长、教授谢建新。在交流过程中，谢建新向王连忠介绍了铜铝连铸工艺产业化对解决国家重大急需的重要意义，也描绘了铜铝复合产业广阔的应用前景。出于企业家的家国情怀，王连忠坚定地表示，要独家引入谢建新的专利技术，投入毕生精力参与到此项事业中，为国家发展贡献力量。
“谢建新院士始终坚持科技报国、服务社会，以国家经济建设和科技发展的重大需求为己任。他以战略家的眼光、科学家的严谨、实干家的务实，不遗余力地致力于科学研究向生产力的转化。”王连忠对记者说，“虽然谢建新院士在科学研究和教学领域都取得了非常突出的成绩，但他始终保持着勤奋、谦虚、朴素的作风，对待学术问题求真务实、勇于创新，对待身边的人以诚相待、和善质朴。我们都很尊敬他。”自2008年，谢建新团队与孚信达建立起长期的科技研发合作关系，历时14年，在谢建新的带领下，研发团队走出了一条艰苦卓绝的科技创新之路，成功地将实验室成果完成产业化转化。
孚信达与谢建新团队的合作堪称产学研典范，先后建成4个省级以上研发平台，形成一支由谢建新领衔的30余人的研发团队，承担国家“863”计划项目2项、国家火炬计划项目1项、军口预研项目2项、山东省重点研发计划4项。在践行科技创新和产业报国的路上，谢建新和孚信达的产学研团队不断取得重大突破，获得国家技术发明奖二等奖1项、教育部技术发明奖一等奖1项，拥有专利36项（发明专利16项）；编写我国有色金属材料领域唯一的ASTM国际标准，编写铜铝复合材料相关国家标准2项、电力行业标准1项、韩国KS国家标准1项，形成从材料、产品到应用的完整技术标准体系，为铜铝复合材料在高端装备中大规模推广应用提供技术依据和基础条件，促进国内乃至全球金属复合材料行业技术水平的整体提升和高端制造业的转型升级。多位院士表示，谢建新与孚信达研发的材料和产品填补国内外空白，全球技术领先。
信念如磐，初心如故。王连忠表示，有了连铸成功转化先例，在烟台将与谢建新团队联合成立金属复合材料研究院，聚集和培养顶尖科技人才，开展国内外高层次学术交流论坛，将研究院打造成为金属复合材料基础研究和应用技术研究的重要基地，为国家金属复合材料发展贡献力量。
推广篇
孚信达是一家专业从事铜铝复合材料和产品研发生产的民营企业，是国家重点支持的战略性新兴产业企业、高新技术企业、山东省国动中心、省级“蹬羚企业”、专精特新中小企业。该公司技术团队在谢建新的指导下，通过再创新，解决了铜铝同步连铸复合工艺产业化诸多难题，成功研发出具有自主知识产权的系列复合材料、产品制造加工技术和装备，打破国际垄断，是国际上唯一实现铜-铝复合材料、铜-铝合金复合材料工业化大规模生产的企业。
应用领域不断拓展
2012年4月份，孚信达生产的连铸铜铝复合导电排首次应用在金风科技1.5MW变流器中，从此拉开了连铸铜铝复合材料产业化应用的序幕。在谢建新的倡导推动下，经过多年推广、认证，孚信达生产的铜铝复合产品在9大领域得到应用。
孚信达主要产品类型。
一是输配电方面，复合导电排、复合导电棒应用于低压成套系统、中压成套系统中的母线（关键部件）、断路器中引出排、输变电变压器的汇流排、母线槽中导电排，可有效节约铜40%、等性能替换实现降本35%。
二是新能源发电方面，复合导电排应用于光伏逆变器、风电变流器、电抗器、无功补偿器、汇流箱等设备中的母线（关键部件），可有效节约铜40%、等性能替换实现降本35%。
三是航空航天方面，复合导线电缆、汇流排应用于飞行器电源系统、电气互联系统中导线电缆和汇流条，可减重25%~40%、解决军事装备急需轻量化材料的“卡脖子”问题。
四是海工装备方面，复合导电排应用于电源控制系统、海上钻井平台综合电控系统中的汇流条，可减重25%~40%。
五是轨道交通方面，复合电缆、接地块、复合电气部件（转接端子、线夹）应用于接触网系统的铜铝转接端子、车上接地块、接地电缆，可减重25%~40%、降低能耗、降本35%。
六是新能源汽车方面，复合线缆、导电排应用于汽车电池连接排、汽车空调线圈、充电桩导电排、汽车线束，可减重25%~40%、降低能耗、降本35%。
七是机电设备方面，复合导电排、复合电磁圆线/扁线应用于功率控制设备中导电排、电机电磁线，可减重25%~40%、降低能耗、降本35%。
八是通信电气方面，复合导电排应用于通信机房、数据中心供电设备、基站供电设备中的导电排，可有效节约铜40%、等性能替换实现降本35%。
九是储能系统方面，复合导电排应用于储能逆变器、电池系统、汇流箱的导电排，可有效节约铜40%、等性能替换实现降本35%。
谢建新（左三）、王连忠（左一）现场调研。
关键应用领域取得重大进展
铜铝复合材料作为新型导体材料，在市场开拓中也遇到了难题：一是传统工艺（如套管法、包覆焊接拉拔法等工艺）制造的铜包铝材料在相关行业中应用，对铜铝复合材料应用产生负面影响，市场改变固有印象、接受新型材料需要一个过程；二是新型材料应用受已有机制与应用传统惯性的影响较大，推广应用仍需一个过程；三是铜铝复合材料仍未被列入国家电网物资采购技术标准，需要一定时间修订、制订相关铜铝复合材料国网企标。
经过不懈努力，推广应用铜铝复合材料迎来重大进展。国家电网为响应“双碳”目标，在40.5kV及以下电力设备中推广应用铜铝复合材料，组织编写DL/T 2260-2021《电力用铜铝复合母线选用导则》，于2021年10月份正式颁布执行。GB/T 33142-2016《连铸铜包铝棒坯》、GB/T30586-2014《连铸轧制铜包铝扁棒、扁线》、DL/t2260-2021《电力用铜铝复合母线选用导则》形成从材料、产品到应用的完整技术标准体系，为铜铝复合材料大规模推广应用提供法律和技术依据。
2022年7月份，国家电网以总部项目形式下达“电工装备用高性能铜包铝复合材料设计开发及应用技术研究”任务，谢建新和孚信达的产学研团队是重要研究力量。该项目围绕高性能铜包铝复合材料在配电设备中应用的关键核心技术问题，开展研究论证，研究成果对复合材料大规模推广应用起到极大的促进作用。
为配合总部项目实施，充分论证铜包铝复合材料多场景下的服役性能，国家电网要求在山东、北京、辽宁、吉林、蒙东等5个省（市、自治区）公司辖区范围内选择工程开展试点验证，通过试点论证为《国网物资采购标准》修订提供技术依据。国家电网总部科技项目启动，为实现铜铝复合材料在国家电网系统中规模化应用奠定坚实的基础。
应用优势十分显著
“轻量化，成本低。”谈到新能源汽车锂电池，王连忠告诉记者，过去一个使用纯铜排的新能源锂电池通常重达56公斤，而使用铜铝复合连接排的重量能减轻一半，成本也将减少30%。“新能源汽车的关键就在于轻量化，这样一来可以大大提高电池组的能重比，提升汽车的续航能力。”他自豪地说。
不仅如此，常用于电缆末端连接和续接的“线鼻子”，过去往往通过钎焊连在一起，时间久了便容易开裂，一旦更换就要拉闸，对电力供应影响很大。如今，使用铜铝复合材料的“线鼻子”自成一体，更加稳固，大大消除了安全隐患。
孚信达的多款铜铝复合产品，在航空航天装备领域实现规模化应用。尤其是在动车、地铁等领域，过去为解决车体与配电系统的接地连接问题，均需使用国外的铜铝复合产品，如今早已换成孚信达的铜铝复合产品。同时，孚信达的4大系列100多个产品扬帆出海，进入“一带一路”沿线诸多国家和地区。
国家电网松原试点项目开关柜组装现场。
蓝图篇
广阔前景
铜铝复合材料产业是国家中长期发展规划的重点支持方向，在“十二五”“十三五”“十四五”规划纲要，及《有色金属工业发展规划（2016—2020年）》等相关规划中均有体现。我国铜消费量巨大，其中电力行业的铜消费占比较高，绝大多数的铜应用于导体材料。专家分析统计，国内若产生900万吨铜消耗，其中600万吨铜可由铜铝复合材料替代，铜铝复合材料市场规模可达350万吨/年，按产品综合产值8万元/吨计算，铜铝复合材料产值将达到2800亿元/年。
为了更好地促进铜铝复合材料产业发展，国内外的研究团队对复合材料中铜的循环回收利用开展技术攻关。国内，中国工程院院士邱定藩领衔研发的废杂铜湿法处理工艺已完成小试、中试，产业化回收利用复合废料中铜的技术条件已具备，可以完全满足铜铝复合材料产业发展的配套需求。
重大意义
面临新时代，走进新征程，推动铜铝复合材料大规模应用，意义重大。
一是国家资源安全战略的内在要求。我国铜资源短缺，进口依赖度高，铜铝复合材料大规模应用将扭转我国铜资源长期重度依赖进口的局面，保障铜资源安全。
二是新旧动能转换的必然趋势。据不完全统计，在高端制造领域大规模应用复合材料，可节省原材料成本1000亿~1200亿元/年，从而助力高端产业高质量发展。
三是军事装备发展的现实需要。军事装备减重需求日益急迫，以往高性能、轻量化铜铝复合材料被国外垄断，如今国产材料成功解决“卡脖子”难题，可以促进军事装备升级换代。
四是实现“双碳”目标的重要抓手。复合材料规模化应用将消化铝的过剩产能，减少铜消耗量，从而降低能源消耗，同时，装备轻量化有利于能耗减少，助力实现“双碳”目标。
谢建新引领孚信达在追求卓越的路上，心中有目标，脚下有方向，山长水阔不辞其远，赴汤蹈火不改其志。
