在四川剑阁，中石油的“深地川科1井”钻探深度已突破万米大关，深入到5.4亿年前的震旦系地层。这一全球地质条件最为复杂、钻井难度最高的深地工程，标志着我国在地球深部能源探索领域取得了重大进展。而支撑这一“超级工程”的，正是中国科学院宁波材料所海洋关键材料全国重点实验室团队研发的高性能金属陶瓷复合材料。
“深地钻探对工具材料的性能要求极为严苛，既要耐磨耐高温，又要具备足够的韧性。”该实验室副主任常可可研究员解释道。金属陶瓷复合材料恰好融合了金属的韧性与陶瓷的硬度，成为制造钻具的理想选择。团队开发的这种材料，由碳化钨-钴、碳化钛-镍等化合物组成，耐磨性较国外同类产品提升15%至30%，可承受130兆帕的极限压强和200至300摄氏度的高温，使用寿命超过500小时，达到全球领先水平。
长期以来，高端钻具材料市场被少数西方国家垄断。常可可指出，材料配方和制备工艺是核心技术壁垒，其他国家难以突破。传统研发模式面临两大难题：一是寻找理想配方如同大海捞针，依赖大量运算和运气；二是行业对稳定性要求极高，新成果产业化周期漫长。为破解这些困境，团队创新采用“AI+新材料”的研发路径。
在实验室自主研发的智能设计平台上，一张元素周期表发出幽蓝光芒。科研人员只需点选碳、钨、钴等元素，平台便会根据预设性能目标，自动生成多种“新配方”，并输出复合材料的能力预测报告。“我们让平台先学习基础材料学、物理化学知识，再输入实验数据和技术专利，最终培育出可持续进阶的AI模型。”常可可比喻道，“这就像炒菜，配料、火候、工艺缺一不可。”
搭建这一“科研大脑”并非易事。团队需从海量文献中筛选可用数据，并针对钻探行业的特殊需求，通过程序设计逆向推导新材料开发工艺。据统计，项目累计产生多尺度高通量计算和实验数据超10万条，提取文献问答数据50万条。目前，平台对材料性能的预测精度已超过90%，大幅缩短了测试验证周期。
有了聪明的“大脑”，还需灵巧的“双手”。在宁波材料所的无人实验室里，数台智能移动机器人正悄然采集实验数据。针对新材料研发的特殊需求，团队联合其他科研力量，打造了一条与智能设计平台无缝衔接的无人实验流水线。通过机器语言模拟，机器人配备了简易操作装置，可模仿科研人员进行基础实验操作。“这些机器人已能替代人力完成结构分析和性能验证，工作效率提升50%以上。”常可可表示，此类实验室在行业内处于领先地位。
依托AI模型和无人实验室，团队开发出多款高性能井下钻具材料，并与中石油北京石油机械有限公司、潍坊珀琦石油机械有限公司等企业合作，完成了强化径向轴承、插接式万向轴等关键部件的结构设计与制造。目前，相关产品已在“深地川科1井”7500米至10000米井段实现全面国产化替代，打破了国外技术垄断。常可可透露，团队正计划将智能平台向社会开放，通过持续数据输入更新，推动新材料研发领域的创新发展。
