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薛群基院士的“材料人生”与创新观

2019-04-09 16:53:45
作者:本网整理
来源:新材料在线

英国驻华大使塞巴斯蒂安·伍德勋爵代表国际摩擦学理事会,将2011年度国际摩擦学领域最高奖“摩擦学金奖”授予了薛群基院士。

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/ 国际摩擦学领域最高奖 /

 

2012年2月27日,北京英国驻华大使馆内高朋满座,国家科学技术部、中国科学院、中国工程院、国家自然科学基金委员会和中国机械工程学会等部门有关领导和代表应邀出席了一场隆重的颁奖庆典。英国驻华大使塞巴斯蒂安·伍德勋爵代表国际摩擦学理事会,将2011年度国际摩擦学领域最高奖“摩擦学金奖”授予了薛群基院士。


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▲英国驻华大使为薛群基院士颁奖

 

“摩擦学金奖”创立于1972年,在国际摩擦学界具有最高的权威性和影响力,是摩擦学成就的国际最高奖励,这是该奖项第一次授予中国科学家。


但让人惊奇的是,多年行走在摩擦学之巅的薛群基院士,近年来却在海洋防护材料及创新设计方面呼声渐大。


英国机械工程协会在颁奖词中提到:“薛群基院士是40年来世界摩擦学领域最杰出和最有影响力的科学家之一,其研究成果在摩擦化学的基础研究和为中国的经济建设,特别是在降低成本、能源消耗、提高工业设备的可靠性尤其在空间领域应用等方面作出了突出贡献。”


从仰望星空到涉足深海,从润滑材料到海洋防护材料,这个跨度不可谓不大。那么薛群基院士为何会做出如此选择?


/ 做中国战略润滑力量 /

 

薛群基院士是我国材料化学和特种润滑材料领域主要的学术带头人之一,多年从事特种润滑材料及摩擦化学研究。在我国老一代润滑材料科学家陈绍澧先生的指导下,从1965年读研究生起开始了润滑材料与摩擦学的研究生涯。


“假如没有摩擦,我们在地板上就无法站立;但是如果摩擦太大我们将寸步难行,所以很难想象,一个没有摩擦学研究、教育和应用的世界会怎样。”


作为一个普遍存在的自然现象,摩擦耗能、磨损会使材料失效,润滑就成为降低摩擦、减少磨损的主要方法。薛群基前期所从事的相关研究正是在摩擦化学研究的基础上合成出新型润滑材料以降低摩擦、减小磨损,保障机械设备的安全运行。

 

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“有重要任务,速速回国。”1982年,作为我国第一批在美国学习的访问学者,薛群基连续收到时任中科院兰州化物所所长申松昌先生的3封电报。面对召唤,没有犹豫,甚至没有惋惜几个月后就要拿到的博士学位,薛群基即刻启程返回兰州。


回国后,薛群基接受的第一个重要任务是中国科学院重点项目——新型润滑油添加剂,项目经费50万元。“当时我国正处于部署制造业大国阶段,要解决重载高速装备在高温高负荷下的润滑难题。”薛群基说。


也就是这一年,在党鸿辛先生(1997年当选中国科学院院士)的支持下,薛群基和欧阳锦林、徐锦芬、张绪寿等专家一起,确立了润滑学科以材料表面摩擦化学为基础、以高技术应用为出口的学科定位。


1985年,薛群基提出并编写了中国科学院固体润滑开放研究实验室的申请书送往北京。1987年,经中科院批准,兰州化物所“固体润滑开放研究实验室”成立,薛群基任实验室主任,党鸿辛任实验室学术委员会主任,主要致力于研究和解决我国航天、航空等国家高技术领域的关键润滑材料与技术问题。

 

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用薛群基现在的话来说,在这个研究实验室里,他耗费了大半生的心血,培养了近百位青年才俊,也收获了前半生几乎所有的成功和喜悦。


世界各国为何如此重视摩擦学问题?薛群基院士给大家算了一笔账:“材料损伤有三种形式,一是磨损,二是腐蚀,三是疲劳。从调查数据来看,磨损导致的经济损失占我国GDP的1.5%到3%,腐蚀占比更大,约占3%到5%。各国大体如此。”


据2008年中国工程院的调查报告显示,当年在8个工业领域由于摩擦磨损造成的损失占我国GDP(国内生产总值)的1.5%左右,约9500亿人民币。如果有效应用摩擦学研究成果,可节省其中的三分之一。


天冷时搓一搓双手,摩擦产生的热量可以缓解冬日的严寒。然而,摩擦并不都是那么美好。它带来的能耗和磨损对于卫星、飞机、钻探设备来说可能是致命的。


我国地铁每天以每小时100公里的速度飞驰在地下,乘客们也许不知道,列车轴承使用的润滑脂大多是薛群基院士领导的团队的研究成果。


风云系列卫星、遥感系列卫星、神舟系列飞船、天宫系列飞行器、长征系列火箭,每一项航天工程的重大进展都吸引着亿万国人的目光。电视机前的观众们也许不知道,每一项航天工程背后都有他们团队的付出。


怎样能让润滑材料发挥更大功效,服务高精尖工程,是薛群基曾经每天都在探究的问题,也是他从领导创立实验室之初就设定的发展方向。

 

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如今,我国的润滑材料科学和技术大体上与国外先进水平处于并跑态势。薛群基院士终于可以自豪地表示,“当前,我国已经成为摩擦学研究与应用的大国。”


而此时,另一个国家战略计划对这位擅于带领突破的材料科学家早已期盼多时。


/ 为国家海洋战略护航 /

 

近年来,随着国际形势的变化及海洋权益的激烈争夺,海域的重要地位逐渐凸显出来。我国从被动掌控近海领域到走向大洋,落实国家海洋战略的任务日益迫切。


与1982年6月的电召回国类似,面对国家需求,薛群基再次义无反顾地做出了选择。


“从空间应用材料到海洋应用材料,这是一个很大的跨度,一方面是国家需求,一方面我觉得这么多年国家对我的培养以及工作中的锻炼,我应该有责任也有能力去开拓一个新的研究领域。”


2009年起,薛群基院士加入中国科学院宁波材料技术与工程研究所(以下简称“宁波材料所”),带领团队在海洋材料、防腐耐磨及功能薄膜与涂层、防污减阻材料等方面开展科研工作。

 

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腐蚀是新兴海洋工程、海岛工程等领域装备、设施安全性和服役寿命的重要影响因素之一,尤其在热带海洋环境中的基础设施建设和开发,面临着严峻的腐蚀危机,使我国重大工程和装备的可持续发展受到极大的影响。


“尤其是在南海区域高温高热、高盐分、高湿度,对海域工程设备腐蚀非常明显,一般的不做腐蚀防护的钢材,在南海岛礁大概只有六七个月的寿命。”薛群基早早做了精确的数据统计。


据侯宝荣院士领导的调查,仅2014年我国腐蚀总成本就超过2.1万亿人民币,约占当年GDP的3.34%。


2018年国庆首日,“世界最高输电铁塔”在浙江舟山顺利结顶,该型铁塔坐落在舟山金塘岛和册子岛,全高380米,跨越距离2656米,创下输电铁塔高度、总重、塔头尺寸等一系列世界纪录。


海风吹拂下,这座比法国艾菲尔铁塔还高出50米的世界最高输电塔。乍一看,除了“身”高之外,这座塔并没有什么特别之处。其玄机正在于塔身红白相间的涂料上,这并非普通涂层,而是由中科院宁波材料研究所海洋实验室团队研制生产的石墨烯改性重防腐涂料,比传统镀锌涂层防护寿命可以提高3倍。


薛群基院士表示,石墨烯的二维六方结构使其具有优越的物理阻隔性,甚至连惰性气体氦原子也无法穿过,因而穿上石墨烯“防腐外衣”的“世界最高输电铁塔”,其关键技术指标耐盐雾寿命将超过6000小时。目前该成果已通过中国腐蚀与防护学会鉴定,处于国际领先水平。

 

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此外,涉足海域多年的薛群基院士近年来对海洋污染问题高度重视,他多次为此奔走疾呼:现在海洋污染最大的问题,一个是漏油,还有一个就是塑料垃圾,我们应该从防护污染及解决污染两个层面研发新型材料和技术,缓解海洋污染问题。


从“摩擦学金奖”到海洋“防护外衣”,薛群基院士团队好像总是行走在材料科学的最前沿。但在他看来,团队扎实的基础研究以及与产业紧密合作才是最让他欣慰的事情。


/核心技术源于材料基础研究和创新设计/

 

薛群基院士提的最多的就是:“基础研究和学科建设是支撑科学技术发展的原动力,原创的工作必须从基础开始,不要只看论文的多少,加减影响因子,重要的是形成创新的科学思想和领先的前沿技术。”


无论是在古稀之年果敢地开拓全新的研究领域,还是数十年如一日在既定研究方向中沉默地做科研,薛群基院士一直密切关注国家需求,也与时俱进不断进行自我革新。


“料要成材,材要成器,器要好用。”薛群基院士很认同路甬祥院士的上述论述。先进制造的基础就是材料,先进制造创新,除了结构、性能之外,它的基础材料也要进行创新设计。


薛群基院士表示,美国在奥巴马执政时期启动的“材料基因组计划”,就是通过计算、设计出新材料结构,合成新材料,测试形成数据库,通量的计算、合成、测试数据以支持又快又省地制备出来新的材料。如今,中国的材料基因计划研究也在日夜兼程。

 

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谈及对中国材料行业发展的看法,薛群基院士提出了多项建议:


其一,我国应全面重视材料的研究与应用,近来的贸易战显而易见就是有些国家不希望我们发展成一流强国。这在短期内会给我国造成一定困扰,当然,中国人不是吓唬大的。反过来,困难会变成我们的创新热情和动力、我们必将在各领域形成自己的核心技术和优势,包括材料科学基础研究与应用创新。


其二,对科研来说,国家加大投入是一方面,更重要的是要定位和方向。目前,在重点材料研究方面的投入强度不足。所以这一块希望不断聚焦和强化。


另一方面,对研究人员来说,要关注基础研究,创新在这里启程。更要符合国家重大需求。像能源材料、电子信息材料、高性能金属材料、高分子和复合材料、还有航空航天材料、海洋材料、生物医药材料,这都是我们国家需要大力发展的方向。


其三,科技创新现在恰逢其时。核心技术都是源于原创性的科学思想和行为,创新的主体是在企业,但源头应该说还是在大学和院所。但是光有想法、光有基础、光有源头,没有后边的实施和主体,肯定还是不行。因此,基础、应用与产业化应该紧密结合,形成全链条。


其四,科研工作者可能有人偏重基础,有人偏重应用,但是偏应用的人也要注意基础,做一些前瞻性的工作,这样在部署或者争取应用项目时才更有基础和底气;而对于从事科学研究青年人,则要敢于设计或者创造前人没有的新结构,要合成出别人没合成过的新材料,要敢于把合成的新材料在别人没有应用的领域用上,所以新材料的设计、合成和应用还是非常要紧。


在谈及空间领域的润滑材料及航行体减阻降噪材料的突出贡献时,薛群基院士言简意赅。他表示,“我的工作其实就两件事,一是基础的摩擦化学,也就是材料表面和界面化学研究,二是中国润滑和防护材料在航天航空海洋等领域中的应用,带领团队建成国家在润滑、防护领域的战略力量;下一个目标是海洋材料学科的建立。这是一个有责任有能力的中国科技人员应该做得到的。”

 

 

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责任编辑:韩鑫


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标签: 薛群基院士, 材料人生, 创新观

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