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立足中国西部 问鼎国际前沿【知识创新工程中的研究生】

已有 3195 次阅读 2008-3-15 08:46 |个人分类:知识创新工程中的研究生

http://news.gscas.ac.cn   时间:2007-11-5 10:48:41   来源:《研究生院》   作者:贾宝余 王姝 陶家军
 
 
王立平在做实验

 

2007年8月9日上午,中国科学院兰州化学物理研究所。全国人大常委会副委员长、中国科学院院长路甬祥院士当日视察该所,与该所领导和中青年科研骨干座谈,并听取了6位科研人员的汇报。

  “路院长,您好!我叫王立平,是今年毕业的留所博士生,下面就目前研究组从事的‘轻质合金表面工程与功能化研究’向您做一汇报。”

  王立平,1980年生人,2002年由宁夏大学免试推荐到中科院兰州化学物理研究所所读研,2007年5月获博士学位……如此简单的履历表明,王立平是科研战线的“新兵”。与他一同汇报的,均是研究员职称。

   作为资历尚浅的年轻人,王立平在国内摩擦化学专家薛基群院士的指导下,在抗磨耐蚀特种功能防护镀层等领域的研究取得了突破性进展,他所在的课题组在坚持 面向国家战略需求的同时,屡屡问鼎国际科学前沿,他目前担任《Applied Surface Sciences》、 《Surface and Coatings Technology》等国际刊物的特邀审稿人……

  “兰州化物所很有特色,对青年人的培养下了大工夫,科研梯队衔接得非常好,你们年轻人胆子大、有闯劲,应该接着老一辈的步子继续走下去。”汇报结束后,路甬祥评价说。

  “路院长对我们目前确定的研究方向很肯定,我的确倍受鼓舞,”王立平说。

  外行走进实验室

  走进王立平所在的实验室,墙上展示的是他们科研状况的介绍,桌子上摆放着各式瓶瓶罐罐,真空泵、循环泵在运行;而地上,是一个装着灰黑色液体的大号塑料罐——简洁,简约,是一个外行走进这里的第一感觉。

   实验室的对面是王立平的学习室。除了层层叠叠堆积的文献资料,一本深红色小册子置于王立平案头,格外显眼,这是他今年5月刚刚通过答辩的博士论文:《金 属材料表面功能防护纳米化沉积层的结构特征与性能》。这篇论文主要以装备表面功能防护需求为背景,将纳米技术与传统表面电沉积技术相结合,赋予金属材料特 殊表面微结构和成分,在常规金属材料表面设计制备出低成本、绿色、高性能的功能梯度纳米防护层。

  其导师薛基群院士评价说:“该论文工作方向明确,创新点突出,体现了他坚实宽广的基础理论和系统深入的专业知识。” 薛基群院士是我国材料化学和摩擦化学领域的主要学术带头人之一,是国际摩擦学会的副主席。

  “这个确实费了很多心思。”王立平说。2002年,宁夏大学向外校保送了10名研究生,王立平是其中之一。“我先是被保送到上海交大。后来兰州化物所负责招生的老师在宁大看了我的档案后,建议我能到中科院兰州化学物理研究所读研。最后我就到中科院来读博。”

   王立平所在的固体润滑国家重点实验室成立于1987年,在新型润滑与防护材料的设计、制备和摩擦学性能研究等方面处于国际领先水平。“我觉得这里机会非 常多,在这里的干劲比较强。在兰州的外界诱惑也少,每天就是实验室这么一个平台,你下班上班都是想着它。此外,我们的领导、导师都非常重视对年轻人的培 养。对这儿的感情我还是非常深的。”

  在西北地区艰苦的自然环境和生活条件中不断磨砺自己,铸就了王立平独具特色的工作方式和处世风格。

  做科研要有“个性”

  “我觉得做科研还是要有自己的个性,象我还是喜欢走自己的路,坚持走自己的个性路线。”谈及读研的经历,王立平说,“个性”在科研中的具体体现,就是“胆子要大,要敢于挑战一些传统的东西。”

   他的研究方向是“抗磨损和耐腐蚀结构一体化表面”的构筑。在一般情况下,抗磨损和耐腐蚀是一对相互矛盾的材料表面性能,一些较耐磨的材料,其耐腐蚀性能 往往比较差,如汽车上零部件上的一些表面涂/镀层非常耐磨,但在大气中、润滑油或一些腐蚀介质中,易于发生腐蚀;而常用的一些耐腐蚀的表面处理涂层,其耐 磨性可能不太好。“我们希望能研制出兼具这两种性能的表面涂/镀层,同时也具有其他的一些特殊性能比如说自润滑、疏水/超疏水等,即功能结构一体化的表 面,从而实现传统材料表面的多高性能化和多功能化构筑。”

   “这是一个挑战”,王立平,说这个方向做起来难度非常大。他选择用电镀技术来实现目标。电镀是一个已有两百年工业基础的传统技术。“我希望用新的思路去改善传统的材料,去提高传统的一些工艺,这其实是我读博士五年来的一个主导思路。”

  王立平在博士论文开题报告中,阐述了自己的研究思路。有的人提出,作为一个博士生,做这样的工作,在论文发表方面可能比较困难!

  薛院士支持了王立平的选择。王立平说:“导师根据学科发展规律去支持你,为你提供研究的大思路,给你非常大的空间去发挥,这一点非常重要”。

  “我觉得导师还是很善于培养人,我非常幸运,从大学到现在这九年间,总能遇到这样非常好的伯乐,非常好的导师,导师并不是一步一步地去指导我去做什么,而是提供大的思路,王立平说,“我最感谢的就是在这儿。”

  意外的突破

   具体研究的过程,导师建议他分成抗磨损和耐腐蚀两部分考察,每个部分考察清楚了,再去考察磨损腐蚀耦合作用下纳米材料的服役行为。这中间发生了很多曲 折、很多失败。研究抗磨损首先要考察纳米材料性能,比如晶体的结构、尺寸,还有镀层的内应力、硬度、力学性能等,这就需要寻找中间的一些突破点和规律,然 后进行归纳。下一步再做腐蚀性能研究,让耐腐蚀性跟纳米材料内部所有的参数结合起来,弄清楚他们之间的关系,所以中间实验量非常大。不仅需要扩展化学知 识,还要学习材料力学,晶体学,还有机械方面的像摩擦,磨损,热力学等。

  实验过程并非一帆风顺,王立平遇到了很多失败,也遇到了 很多非常奇怪的现象。银、金、铅这这些软金属材料的摩擦系数非常低,但像钴、镍、钛这些硬金属材料,摩擦系数应该比较高、强度也比较大。但是在实验中,我 发现很多硬金属材料的摩擦系数也非常低,甚至能达到软金属材料的摩擦系数水平,而且耐磨寿命也非常长。

  “当时有点想不通,但是这确实是实验结果,而且重复了好多次。”王立平说,“这种事很常见。新的现象一出现,我就得考虑这到底是怎么回事。这个时候其实是最难的,因为涉及到了很多和教科书上不一样的东西。

  研究中他发现,这种异常现象不但和纳米材料本身的硬度和强度有关系,还和纳米晶材料的相结构、晶面择优取向以及表面状态有关系。

  无意中进行的一次实验,让王立平有了新的收获。当他把一个材料放在马弗炉中高温处理后,再放在水里面冷却,再拿出来后,他去测摩擦系数,竟然达到0.1左右。

   “这件事情启发我,可以在材料表面设计一个抗磨损、耐腐蚀结构一体化的纳米涂层。最后采用梯度化设计的思路实现了这个目标。”该研究工作创新性地将功能 梯度材料的设计理念应用于润滑抗磨镀层的设计与制备,通过电沉积过程中有效控制合金内部成分,晶粒尺寸及晶体相结构,成功制备了纳米结构梯度Ni-Co基 合金镀层。与普通的Ni以及Ni-Co合金相比,该纳米梯度材料具有优良的润滑抗磨特性,在酸性和碱性介质中表面出良好的耐蚀性能,有望作为一种先进的纳 米表面技术应用于材料表面抗磨耐蚀处理。同时该设计途径为纳米镀层或涂层在苛刻环境和条件下的使用提供了研究思路和理论依据。

  他用了两年时间一直在积累、在试验。2006年,该研究工作得到国际审稿人的高度评价,相关结果发表于国际纳米领域的著名期刊《纳米技术》上。

  “兰化所现象”

   在攻读博士学位期间,王立平发表文章20余篇,其中在英文刊物发表15篇,申请六个发明专利,他被评为中科院研究生院的“三好学生标兵“、”优秀毕业生 “、兰化所的”优秀青年工作者“、”创新文化先进个人“……在他看来,荣誉是对自己的一种鼓励,“但是我不刻意追求它。”

  今年5 月,王立平顺利通过博士学位答辩。随后,英国、比利时、马来西亚等国的多所大学,都给他提供了做博士后的机会,但他一直没有出去,最终选择留在兰州化物 所,“因为我对这儿有很深的感情。我希望再过三年以后,院领导来视察的时候,我不仅会汇报我们对课题方向的设计和构想,也能汇报我们的一些新成果,我们的 一些进展,我们在国际科学界所处的位置。”

  回顾读博经历,王立平说,“原来别人很少涉及到这个方向,做起来压力比较大。”5年的 博士生涯结束了,他顶住了压力,并在一个全新的领域收获了新知。今天,他又站在一个新的起点上,开始了新一轮的“长跑”:早晨八点半上班,中午不休息,晚 上11点离开实验室,半夜一点左右入睡。

  兰化所并无什么优势。大家包括领导和导师们普遍认可的事实是,兰化所的研究生生源与东部 研究所相比,没什么优势,但培养出的研究生却是一流的。兰化所的毕业生素以知识面广、动手能力强、适应能力强,而深受用人单位好评,他们中的多数都进入国 内外优秀的科研机构、高校和企业工作。在兰化所工作20多年的所长刘维民研究员,对用人单位的意见是再熟悉不过了,面对多方认可和赞誉,在多次研究生大会 上他也不得不“王婆卖瓜”:“只要是用过兰化所毕业生的单位,都对兰化所学生勤奋、踏实的风格交口称赞。”王立平不停的提到“兰化所现象”,当问及什么是 “兰化所现象”,他总会微笑着说,这就是。

  兰化所出现过的不仅仅是一个王立平,他不仅是兰化所优秀研究生的一个代表,更是“西部 研究生”扎根西部的代表。我们深信,伴随着西部大开发战略的深入实施和创新型国家建设的纵深推进,西部地区的科技教育条件一定会得到进一步改善,满载艰苦 创业收获的一批批优秀人才必将脱颖而出。

  (作者:贾宝余  王姝  陶家军)

 



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