清大教授葉均蔚 榮登當今台灣科學界影響力第一人

清大材料系讲座教授叶均蔚研发出无火花无毒的高熵合金安全工具。图/清大提供

被誉为「高熵合金之父」的清华大学材料系讲座教授叶均蔚,打破以往学界所认知合金所含金属元素越多、比率越高越易脆裂的迷思,率先提出高熵合金理论,并混合5种或5种以上等量或比例接近的元素,创造出更强、更韧、更轻,且耐高温、抗腐蚀、延展性更高的新型合金。

叶也登上美国史丹佛大学团队日前公布的「全球前2%顶尖科学家」榜单,在单年度科学影响力排行榜中名列全台第一;全球材料领域荣登第二名,在华人材料领域中排名第一。

清大指出,美国史丹佛大学团队自2019年起,使用全球最大的论文引用资料库Scopus,依据总引用次数、综合评估质与量的H指数、单独或第一作者等6项关键指标,来分析全球约960万名科学家的研究表现,发表「全球前2%顶尖科学家」榜单,其中包括「终身」及「年度」两项科学影响力排名。

在史丹佛大学团队于2023年底公布的「年度科学影响力排行榜」中,统计全球科学家在前一年,即2022年的年度科学影响力。叶均蔚在全球所有领域的科学家中排名第152名,并荣登全台第一。值得一提的是,叶均蔚在2022年度全球材料领域的科学影响力排名第二。

叶均蔚表示,他历年来发表论文的篇数294篇,总引用次数近4万4000次,都不算是最多的。他的研究团队包括林树均及陈瑞凯两位教授在内,只有20多人,且以硕士生为主,可说是「小本经营」。

叶均蔚是所谓的「三清」,学士、硕士、博士学业都在清华大学完成。一辈子没有留过洋,是道道地地的台湾土产博士。17岁大一那年到清大校园,除了之后服兵役的2年就再也没有离开过清大。每天一早从学校宿舍穿越小停车场,到研究室及合金钢厂开始研究,半世纪风雨无阻。

他早在1995年时就有了高熵合金的构想及探索,但这个颠覆传统材料配方思维的想法却不被接受。二十多年前叶以高熵合金研究申请国科会前瞻奈米计划时,还有审查委员认为他观念有误。

即使如此,叶均蔚仍坚持不懈,一步步实验、验证,建立起高熵合金的理论架构。在2004年,也是他投入高熵合金研究的第9年,一口气发表了5篇震撼国际的重磅论文,命名「高熵合金」(High-entropy alloys),论述高熵合金原理,并提出4项核心效应,带动了其它高熵及中熵材料研究,自此开创全新的材料研究及应用领域。

自叶均蔚开创高熵合金及高熵材料一方之学,带动了全球许多新材料的开发和研究,每年相关论文数呈指数性成长,累计论文数超过1万5000篇;开发出的新材料具有力学、物理、化学及功能上的优越特性,已应用于民生、智慧机械、生医、国防及太空科技等领域。

叶均蔚被国际誉为「高熵合金之父」,荣获2021年行政院杰出科技贡献奖。顶尖国际期刊「自然」(Nature)更在2016年特别越洋专访叶均蔚,报导他独创的「金属调合学」,肯定了台湾为高熵合金发源地的研发成果。

「熵,不只是乱度,更是一种哲学。」叶均蔚认为,高熵代表的是多元、包容、融合与和谐。当初命名时,他就认为「高熵」(High-entropy)比「多元」(Multi-component)更能贴切形容多元的合金或材料。

古代制作青铜器,会在铜中加入适量的锡来增加强度;但中外工匠都知道,锡不能加太多,否则容易脆裂。同样地,将碳元素加入铁中成为碳钢,碳越多,强度越强,但也越脆。但叶均蔚打破迷思,他认为,当多种元素混合时,乱度高的混合态反而变得稳定,性能更好。也就是这个带些哲学意味的想法,引领他取得前所未有的突破。清大图书馆现正展出「乱度中的哲学-高熵合金之父叶均蔚」特展,特别制作了一面金属元素周期表墙。

清大材料系讲座教授叶均蔚开创全新的金属调合学。图/清大提供