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【科学大院】从“摩擦学金奖”到海洋“防护外衣”,他总走在材料科学最前沿 | 科学人

 

  没有摩擦力,我们就抓不牢、站不稳,甚至无法生存。然而如果没有润滑剂,世界同样无法正常运转。摩擦与润滑,这对物理学中的矛盾,在中國科學院兰州化学物理研究所(以下简称兰州化物所)固体润滑团队的科学家们眼中,竟是和谐统一的整体。

 

  薛群基院士指導學生開展實驗 

  

  小到工業制造中的鍍膜鋼珠,大到飛船火箭上的潤滑部件,潤滑實驗室的研究成果應用在國家建設的方方面面。积跬步,积小流,润滑实验室一步一个脚印,在润滑研究领域走到了国际前沿,实现了至千里,成江海的远大目标。润滑实验室的研究成果凝聚着一代代科学家的心血,其中有一个人不得不提,他就是中國科學院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室的创建者薛群基院士。
 

  薛群基院士 

  

  蘭州,是這個農村少年的人生轉折坐標 

   1942年,薛群基生于山東沂南山區一個小村莊,就是這個在地圖上不仔細尋找都無法發現的地方,竟成長出了中國材料化學與摩擦化學領域的主要學術帶頭人。薛群基取得的成績,除了科技強國的時代背景助力之外,最重要的原因要歸結到個人的努力和專注。

   1960考入山東大學後,薛群基選擇了化學專業,主修表面、界面和膠體化學,天資聰慧的薛群基總能在兩百多人的化學系名列前茅。學有余力的他經常泡在圖書館,廣泛涉獵,大學期間他看了許多專業以外的書籍,以至于圖書館的大爺以爲他是中文系的學生。這種廣泛閱讀,培養了他從現實生活出發觀察思考的習慣;造就了他廣博的知識和開闊的眼界;也形成了他交彙融通的研學思路。

  

 

  就讀于山東大學時期的薛群基(後排右二) 

  

  五年後,22歲的薛群基以優異的成績從山東大學畢業。經過一番思考,他決定了自己的人生方向,要繼續學業。薛群基想學習物理化學專業——“研究生選擇自己喜歡的專業,老師在哪裏學生就去哪裏。”當時,彩八彩票是國內物理化學領域最有實力的研究單位之一,他想到蘭州繼續學習,可家裏人不知道蘭州在哪裏,不同意薛群基的選擇。後來,父親一錘定音:“忠孝不能兩全,你就去蘭州吧。”就這樣,薛群基到了蘭州,那一天是1965年9月12日。

  
 

  “也沒想到蘭州是這樣子,不知道蘭州那麽困難。我從濟南火車站坐上火車,兩天兩夜,一下火車,幾根歪歪斜斜的棍子撐起油毛氈,這就是站台,當時有點傻眼,有點失落。”薛群基回憶蘭州火車站與濟南“非常漂亮的”火車站形成了鮮明的對比,一時間他竟無所適從。在後來多次的采訪與回憶中,他始終清楚記得這一天,或許當時的薛群基已經預感到,這一天會是他人生中的一個重要轉折坐標。

  
 

  但對知識的渴望與對未來的向往,讓他很快便抛卻失落,心無旁骛地投入學習。 

  
 

  到了蘭州以後,薛群基投師我國著名潤滑材料專家、中國潤滑學科開拓者陳紹澧先生門下。然而,後來的動蕩歲月,讓薛群基失去了尊敬的導師,面臨著學業荒廢的可能。他盡量使自己適應環境,努力在事業上潛心盡力,抓緊一切機會進行學習與實踐。艱難的歲月中,他逐漸熟悉了蘭州,熟悉了西北,熟悉了他將要一生從事的固體潤滑研究領域。

  
 

  1967年碩士畢業後,薛群基選擇留在彩八彩票工作,從事特種潤滑材料和摩擦化學的研究。之後的20年裏,他默默無聞地在基礎研究工作中積累著經驗。這一時期由于曆史原因,本已發展勢頭很好的西北科技事業,受到了前所未有的沖擊和破壞。潤滑實驗室的隸屬關系發生數次變動,即使在這種嚴酷環境中,薛群基也絲毫沒有放松自己的研究,他積累了大量的研究數據和科研經驗。

  

 

  進入中科院彩八彩票工作(前排左一)
 

    1978年十一屆三中全會以後,共和國的科學發展迎來了真正意義上的“春天”,經曆了撥亂反正,科研工作重新走上健康發展軌道,進入了改革探索的時期。潤滑實驗室也在這一時期,逐漸從十年動亂中恢複科研。上世紀80年代初,薛群基作爲訪問學者赴美國密歇根大學進修。

  

薛群基赴美國學習

  1982年,作爲我國第一批在美國學習的訪問學者,薛群基連續收到時任彩八彩票所長申松昌先生的3封電報——“有重要任務,速速回國。”面對祖國召喚,沒有猶豫,甚至沒有惋惜幾個月後就要拿到的博士學位,薛群基即刻啓程返回蘭州。 

  
 

  也是这一年,在大洋彼岸的美国,里根成为了美国总统,并提出了“星球大战计划”,薛群基和实验室同事注意到航空、航天和战略武器的重要性,应用目标应该主要集中在空间和国家安全的应用上,全球范围内面临着新的技术革命的挑战。他深知开展摩擦磨损的研究,不仅为国家高技术产业的发展提供支撑,同时也关系到节约能源、节省材料、提高经济效益和社会效益等重大问题,对于国民经济建设具有特殊意义,摩擦磨损的研究领域里,有巨大的潜力可挖。回国后,薛群基接受的第一个重要任务是中國科學院重点项目——新型潤滑油添加劑。“當時我國正處于部署制造業大國階段,要解決重載高速裝備在高溫高負荷下的潤滑難題。”

  
 

  同年,在黨鴻辛先生的支持下,薛群基和歐陽錦林、徐錦芬、張緒壽等專家一起,確立了潤滑學科以材料表面摩擦化學爲基礎、以高技術應用爲出口的學科定位。

  
 

  後來,薛群基的學生張俊彥撰文回憶——“老師敏銳地洞察並指出摩擦學和固體潤滑研究的趨勢是由傳統的宏觀力學、機械、材料研究發展到以摩擦化學和物理爲代表的材料表面界面的微觀研究,並迅速地將實驗室的研究方向調整到固體潤滑材料微觀結構與表面界面特性和摩擦磨損性能相關性規律的研究,以國家重大戰略需求爲導向,部署特種潤滑材料的應用研究。”

  
 

  科研目标上的战略调整,为未来中国在该研究领域的发展指明了方向。接下来,薛群基开始为摩擦学学科寻求更长远的发展,要申请重点实验室!因此自1985年开始,薛群基提出并编写了成立中國科學院固体润滑开放研究实验室的申请书送往北京。

  
 

  1987年8月13日,注定是中國摩擦學史上的一個重要時間點

  
 

  經中科院批准,“固體潤滑開放實驗室”在蘭州正式成立,致力于解決我國航天、航空等國家高技術領域的一系列關鍵潤滑材料與技術問題。 

  

  實驗室初建時期,是真正的白手起家,從零開始。“剛籌建的時候,實驗室只有12個人,申請到了7間房子,每間房子的面積只有19到20平方米。加上各種顯微鏡,我們一共有50台設備。”薛群基回憶起實驗室起步的那些日子時說。當時,中科院每年撥發的科研經費只有30萬元,且地方財政無力支持科研,經費不足成了科研進展的攔路虎。

  
 

  生活條件艱苦,沒有任何娛樂活動,物質資源的匮乏絲毫沒有影響實驗室成員的科研熱情。薛群基戲稱:“雖然物質條件差了些,但也少了很多外界的幹擾,這是在蘭州搞科研的好處之一,可以讓研究人員專注于自己的工作。”

  
 

   

  1993年9月,波蘭 

    筚路藍縷,玉汝于成。在艱苦的環境中,固體潤滑國家重點實驗室深耕在摩擦與潤滑領域,一步一步走到了世界前沿。“科研就像窗戶紙,一捅就破。不過,這可要花很多氣力才行。”從小就是一個好學生的薛群基,對科研感悟很深。他在總結自己的經驗和教訓時認爲科研要敢于標新立異,要有新想法,要多問“爲什麽”,不僅要得到實驗數據,還要問爲什麽會得出這樣的數據,最後還要能耐得住寂寞,踏踏實實搞科研,只有具備這些素質,才能做出成績。薛群基是這樣說的,也是這樣做的。面對這般言傳身教,他的學生張俊彥感慨:“多次在國際學術會議上應邀作報告時我都會說,我的研究工作啓迪于先生,受澤于先生。作爲先生的學生,唯有努力,方能無愧。”

  

  摩擦學研究如何服務國家需求? 

  
 

  摩擦學是研究相互接觸、相對運動表面的科學技術,通常表達爲摩擦、磨損和潤滑。自1967年至今的50多年中,薛群基一直從事的是特種潤滑材料和摩擦化學的研究,實際上這些研究十分貼近我們的日常生活,影響著我們的健康、環境保護、能源節約、材料節約等其它領域。

  
 

  1997年,薛群基當選中國工程院院士。 

  
 

  作爲我國材料化學和特種潤滑材料領域主要學術帶頭人之一,薛群基創建並領導的固體潤滑國家重點實驗室,在聚合物摩擦學、陶瓷摩擦與潤滑、納米材料和摩擦學、添加劑摩擦化學和新型潤滑材料的設計與制備等方面,有著國際領先的學術水平。薛群基在國際上首次提出了TZP陶瓷的相變磨損模型,並率先采用納米技術制備了自潤滑陶瓷材料;首次將有機超薄膜用于解決空間器件的潤滑問題;制備並研究了有機基團修飾的納米微粒作爲潤滑添加劑,證明這類材料從室溫到高溫具有連續潤滑作用,提出了納米微粒對磨損表面的自修複機制及“分子軸承模型”;研制發展了20多種航天、航空等高技術工業用潤滑材料,包括空間潤滑材料、超低溫潤滑材料、海洋環境用潤滑與防汙降噪塗層、節能型潤滑添加劑和含稀土潤滑材料以及新型類金剛石碳基固體潤滑材料,使我國在該領域的研究和應用跻身國際先進行列。

  
 

  在50多年的科研工作中,取得了巨大的成功,他参与或主持了30余项国家重点课题,获国家及省部级奖励25项,发表研究論文500余篇,出版專著3部,授权国家发明專利60多件。

  
 

  薛群基經常用這樣一句話提醒自己,“作爲科技工作者,既要記住對科學前進的責任,也要記住對祖國的責任。”他是這樣說的,也是這樣做的。 

  

   

  2011年9月,爲彩八彩票學生做題爲“創新和競爭能力的培養與提高”的報告 

  

  2012年2月27日,薛群基院士迎來了人生中又一個沈甸甸的“首次”。

  
 

  北京英國駐華大使館內高朋滿座,英國駐華大使塞巴斯蒂安·伍德勳爵代表國際摩擦學理事會將2011年度國際摩擦學領域最高獎“摩擦學金獎”授予了薛群基。這是該獎自1972年設立以來,首次授予中國科學家。英國機械工程協會在頒獎詞中對薛群基院士在世界摩擦學領域所做出的傑出成就給予了高度評價: 

  “薛群基院士是40年來世界上最傑出和最具影響力的摩擦學家之一。他創建並領導了中國固體潤滑國家重點實驗室,這個實驗室現已成長爲國際最大和最出色的摩擦學研究團隊之一,在摩擦化學基礎研究和爲中國的經濟建設,特別是在降低成本、能源消耗、摩擦和磨損、提高工業設備的可靠性以及在空間領域應用的出色研究等方面做出了突出貢獻。”

  

 

  薛群基獲得國際摩擦學金獎 

  

  薛群基多年來潛心深耕的特種潤滑材料及材料化學研究領域,先后研制成功了数十种具有显著经济效益的新型润滑材料。近年来,实验室年度申报中国发明專利50件以上,近5年来專利技术在相关企业实施转化创造的产值超过了40亿元。 

  
 

  薛群基說:“摩擦學科學和技術的未來是十分光明的,很難想象一個沒有摩擦學研究、教育和應用的世界是什麽樣子。國際摩擦學研究的成功將使我們這個星球變得更加綠色,更加可持續和諧發展。我相信,我們可以實現這個目標。”

  

  從仰望星空到涉足深海 

  
 

  在潜心研究技术的同时,薛群基还有一个信念,就是要让科技传承下去。因此他十分重视摩擦学創新團隊的建设和青年科技人才的培养,不遗余力地奖掖后进,鼓励青年科学家做出创新性研究。“兰州化物所,一开始这个领域只有我一个博士生导师。渐渐地我的学生多了起来,到现在大概有80位博士在我这里毕业。”薛群基多次在采访中提到为祖国培养了这么多学生,这个成果比拿任何奖都重要,是他至高无上的荣誉。

  
 

  留住人才,齊心協力搞科研,這是薛群基最根本的信念。

  
 

  提起西部的人才問題,他說不光是“孔雀東南飛”,連“麻雀”也東南飛。爲了留住人才,上世紀九十年代末,時任彩八彩票所長的薛群基向中科院申請修建了一批房子,徹底解決了研究人員的住房問題,他說只有在滿足了基本的住房問題後,科研人員才會紮下根來專心學術。2002年,他把自己獲得的“何梁何利”獎金20萬元港幣全部捐出,設立“蘭化所青年創新獎勵基金”,薛群基不參加評選,也不以自己名字命名基金,至今獎金額度和匹配經費已超過50萬元。

  
 

 

  薛群基指導學生開展研究工作
 

  

  薛群基的这种激励制度,对人才培养和稳定起到了推动作用。他的众多学生中,有后来成为中國科學院院士、发展中国家科学院院士、兰州化物所所长、固体润滑国家重点实验室主任的刘维民,1998年在国内个人发表論文数排名全国第三的田军博士,国家傑出青年基金获得者、兰州化物所所长、党委书记王齐华,副所长张俊彦研究員,以及承担多项重要课题并获得国家自然科学或技术发明奖的张招柱、胡丽天、翁立军、孙嘉奕、王立平、阎兴斌等研究員。

  
 

  薛群基說,材料科學很難靠個人取得成果,團隊精神很重要。一個好的團隊必須有一批優秀的人才。因此,“老骥”雖然在科研上“跑得很快”,但是目光更多地放在培養“弟子們”身上。曾有記者問薛群基如何評價自己的團隊,他欣慰地說道:“在國家社會發展和科技進步中,我們這個團隊還是做了一定的貢獻”。“對于年輕人,我覺得老一代和中年一代的科學家和教授,應該支持他們、培養他們、幫助他們,盡快讓30多歲的年輕人脫穎而出。”

  

   

  聽取學生報告 

  

  老骥伏枥,志在千裏。 

  
 

  在摩擦与润滑的世界里,薛群基院士钻研的脚步一刻也不曾停歇。2011年起,薛群基院士到中國科學院宁波材料技术与工程研究所做兼职研究員,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。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。

  
 

  “尤其是在南海區域高溫高熱、高鹽分、高濕度,對海域工程設備腐蝕非常明顯,一般不進行腐蝕防護的鋼材在南海島礁大概只有六七個月的壽命。”薛群基早早做了精確的數據統計。由甯波材料研究所海洋實驗室研制生産的石墨烯改性重防腐塗料,比傳統鍍鋅塗層防護壽命可以提高3倍。薛群基院士表示,石墨烯的二維六方結構使其具有優越的物理阻隔性,甚至連惰性氣體氦原子也無法穿過,因而穿上石墨烯“防腐外衣”的“世界最高輸電鐵塔”,其關鍵技術指標耐鹽霧壽命將超過6000小時。目前該成果已通過中國腐蝕與防護學會鑒定,處于國際領先水平。

  
 

  從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。

  
 

  “從空間應用材料到海洋應用材料,這是一個很大的跨度,一方面是國家需求,另一方面我覺得這麽多年國家對我的培養以及工作中的鍛煉,我應該有責任也有能力去開拓一個新的研究領域。”

  
 

  如今,已逾古稀之年的薛群基院士仍在不斷擴展自己的研究領域。與1982年6月的電召回國類似,面對國家需求,薛群基院士再次義無反顧地做出了選擇,他的研究領域從空間拓展到海洋,目前正帶領團隊在“先進薄膜和塗層材料”及“海洋材料與防護技術”等方面協力攻關。

  
 

  從“摩擦學金獎”到海洋“防護外衣”,薛群基院士及其團隊總是行走在材料科學的最前沿。但在他看來,團隊紮實的基礎研究以及與産業緊密合作才是最讓他欣慰的事情。

  
 

  2012年,薛群基院士70大壽時,他的同事、朋友、學生通過《五律·賀薛群基院士七十華誕》中表達了對這位中國摩擦學泰鬥的真誠祝福:

  
 

  卓然鄒魯士,談笑鳳麟詞。

  睿智骊珠探,恒心歲月持。

  摘金群傑並,報國寸丹期。

  七秩身猶健,天宮繞夢思。

  

  滿腔熱情成就半世執著,古稀之歲不移求索之心。

  
 

  50多年來,薛群基院士一直致力于科研成果和國家需求的結合,用半個世紀的探索和堅持完成著一個科學家對祖國的承諾。恒心歲月持,潤物細無聲。

  
 

  古稀之歲的薛群基,眼神還閃爍著青春的明與光。

  

 

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