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「高熵合金之父」葉均蔚榮登當今台灣科學界影響力第一人【2024.01.25秘書處】

誰是當今台灣科學界第一人?被譽為「高熵合金之父」的本校材料系葉均蔚講座教授榮登美國史丹佛大學團隊日前公布的「全球前2%頂尖科學家」榜單,在單年度科學影響力排行榜中名列全台第一;並在全球的材料領域榮登第二名,在華人材料領域中排名第一。

葉均蔚教授打破了以往學界所認知合金所含金屬元素越多、比率越高越易脆裂的迷思,率先提出高熵合金理論。他混合5種或5種以上等量或比例接近的元素,創造出更強、更韌、更輕,且耐高溫、抗腐蝕、延展性更高的新型合金,開創全新的高熵材料研究領域。他的發明是材料發展史的成份大發現,採用不同元素組合,就能設計出無數的配方,供科學家研究開發。

美國史丹佛大學團隊自2019年起,使用全球最大的論文引用資料庫Scopus,依據總引用次數、綜合評估質與量的H指數、單獨或第一作者等6項關鍵指標,來分析全球約960萬名科學家的研究表現,發表「全球前2%頂尖科學家」榜單,其中包括「終身」及「年度」兩項科學影響力排名。

在史丹佛大學團隊於2023年底公布的「年度科學影響力排行榜」中,統計全球科學家在前一年,即2022年的年度科學影響力。葉均蔚教授在全球所有領域的科學家中排名第152名,並榮登全台第一。

值得一提的是,葉均蔚教授在2022年度全球材料領域的科學影響力排名第二,勝過許多手握數十數百億研究經費、領導數百名研究人員的材料科學家。如德國材料領域影響力第一的科學家即排在葉均蔚教授之後,排名第五;中國材料領域的第一名,則排名全球材料領域第八。

葉均蔚教授謙虛表示,他歷年來發表論文的篇數294篇,總引用次數近4萬4千次,都不算是最多的。他的研究團隊包括林樹均及陳瑞凱兩位教授在內,只有20多人,且以碩士生為主,可說是「小本經營」。

「只能說我們的研究CP值很高啦!」葉均蔚教授笑說,史丹佛大學的評比不只看論文數量,更重視論文的「質」,以及研究的原創性及影響力,他才有機會脫穎而出。

十年磨一劍 開創高熵合金研究

葉均蔚教授是所謂的「三清」,學士、碩士、博士學業都在本校完成。一輩子沒有留過洋,是道道地地的台灣土產博士。

他回憶17歲大一那年來到清華校園,除了之後服兵役的2年,就再也沒有離開過清華。每天一早從學校宿舍穿越小停車場,到研究室及合金鋼廠開始研究,半世紀風雨無阻。

然而,葉均蔚教授在高熵合金研究的路上並非一帆風順,而是一路不被看好。他早在1995年時就有了高熵合金的構想及探索,但這個顛覆傳統材料配方思維的想法卻不被接受。還有前輩教授好心勸他:「外國人沒做的研究,你最好不要做。如果這麼好,人家早就研究出來了。」

二十多年前,葉均蔚教授以高熵合金研究申請國科會前瞻奈米計畫時,還有審查委員認為他觀念有誤,如果通過補助會「鬧國際笑話」。「聽到這樣的評語,就像一把尖刀刺在我的心上。」他回憶道。

即使如此,葉均蔚教授仍堅持不懈,一步步實驗、驗證,建立起高熵合金的理論架構。在2004年,也是他投入高熵合金研究的第9年,一口氣發表了5篇震撼國際的重磅論文,命名「高熵合金」(High-entropy alloys),論述高熵合金原理,並提出4項核心效應,帶動了其它高熵及中熵材料研究,自此開創全新的材料研究及應用領域。

自葉均蔚教授開創高熵合金及高熵材料一方之學,帶動了全球許多新材料的開發和研究,每年相關論文數呈指數性成長,累計論文數超過1萬5千篇;開發出的新材料具有力學、物理、化學及功能上的優越特性,已應用於民生、智慧機械、生醫、國防及太空科技等領域。

葉均蔚教授被國際譽為「高熵合金之父」,榮獲2021年行政院傑出科技貢獻獎。頂尖國際期刊「自然」(Nature)更在2016年特別越洋專訪葉均蔚教授,報導他獨創的「金屬調合學」,肯定了台灣為高熵合金發源地的研發成果。

熵 是亂度的哲學

「熵,不只是亂度,更是一種哲學。」葉均蔚教授認為,高熵代表的是多元、包容、融合與和諧。當初命名時,他就認為「高熵」(High-entropy)比「多元」(Multi-component)更能貼切形容多元的合金或材料。

古代製作青銅器,會在銅中加入適量的錫來增加強度;但中外工匠都知道,錫不能加太多,否則容易脆裂。同樣地,將碳元素加入鐵中成為碳鋼,碳越多,強度越強,但也越脆。但葉均蔚教授打破迷思,他認為,當多種元素混合時,亂度高的混合態反而變得穩定,性能更好。也就是這個帶些哲學意味的想法,引領他取得前所未有的突破。

本校圖書館現正展出「亂度中的哲學-高熵合金之父葉均蔚」特展,特別製作了一面金屬元素週期表牆。「這是鉻,加入鐵會變不鏽鋼;這是銥,耐高溫、耐氧化,而且抗腐蝕。」葉均蔚教授細數各元素的特色,還有它們加在一起時產生的變化,眼底閃現著光芒,宛如點石成金的魔法師。

「我所有的研究都是從清華校園、從台灣的這塊土地做起來的。」葉均蔚教授認為,只要有想法、能堅持,以台灣的資源也能做出令全世界刮目相看的頂尖研究。

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