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由表面納米化研究談創(chuàng)新思想
材料新視野
2014年10月28日表面納米化技術(shù)有幾個主要的特點(diǎn)，一是采用常規(guī)的表面機(jī)械變形處理方法(或?qū)ζ溥M(jìn)行改進(jìn))即可實現(xiàn)，在工業(yè)上應(yīng)用不存在明顯的技術(shù)障礙；二是能夠大幅度地提高金屬材料表面和整體的性能，同時又不明顯地?fù)p害材料的韌性，解決了塊體超細(xì)晶(納米晶)材料強(qiáng)度明顯提高與韌性大幅度下降的矛盾；三是能大幅度地降低化學(xué)處理的溫度和時間，解決了材料低溫化學(xué)處理這一技術(shù)“瓶頸”，為利用低成本的化學(xué)處理賦予常規(guī)工程金屬材料表面高性能和多功能提供一條可行的途徑。
表面納米化的系列研究成果已發(fā)表在《Science》和《Acta Materialia》等國際一流的學(xué)術(shù)期刊上，引起了國內(nèi)外同行和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。在2003年兩院院士會議上，“我國金屬材料表面納米化技術(shù)和全同金屬納米團(tuán)簇研究取得突破性進(jìn)展”被評為2003年中國十大科技進(jìn)展新聞之一。下面以表面納米化研究為例，解析創(chuàng)新思想從構(gòu)思到成功的歷程。
冷靜思考，不盲目跟隨——創(chuàng)新思想的產(chǎn)生
上世紀(jì)九十年代，正當(dāng)人們將關(guān)注的目光集中在快速凝固、粉末壓實和等通道轉(zhuǎn)角擠壓等幾種制備塊體超細(xì)晶材料的方法時，盧柯研究員就在思考一個問題，納米技術(shù)只有與廣泛使用的工程金屬材料結(jié)合，才能發(fā)揮出最大的效益，然而當(dāng)時的制備技術(shù)與實用之間還存在著相當(dāng)大的距離。在尋找納米技術(shù)與工程材料的結(jié)合點(diǎn)時，盧柯研究員注意到這樣的事實：既然工程材料的失穩(wěn)多始于表面，那么只要在材料的表面制備出納米結(jié)構(gòu)，就能有效地抑制失穩(wěn)的發(fā)生；另一方面，表面納米化采用常規(guī)的表面機(jī)械變形處理方法(或?qū)ζ溥M(jìn)行改進(jìn))就可以實現(xiàn)，在工業(yè)上易于應(yīng)用。正是基于對實際問題和對現(xiàn)有技術(shù)水平的客觀分析，盧柯研究員與法國特魯瓦技術(shù)大學(xué)呂堅教授聯(lián)合提出并開展了表面納米化研究。目前，此項技術(shù)的科學(xué)性和實用性已被大量的實驗所驗證。
不斷挖掘技術(shù)的科學(xué)內(nèi)涵——創(chuàng)新思想的發(fā)展
盧柯研究員注重在科研工作中挖掘技術(shù)的科學(xué)內(nèi)涵，當(dāng)他制備出理想樣品后，很快就發(fā)現(xiàn)樣品獨(dú)特結(jié)構(gòu)所蘊(yùn)藏的學(xué)術(shù)研究價值：一是樣品經(jīng)過處理后，在材料上形成了表面為納米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐漸增大的梯度結(jié)構(gòu)，這種梯度結(jié)構(gòu)實際上反映了材料在塑性變形條件下，由粗晶逐漸細(xì)化到納米晶的過程，因此通過樣品橫截面組織的觀測，可以揭示出塑性變形誘發(fā)的納米化機(jī)理；二是利用組織和性能的梯度變化，在一塊樣品上研究寬尺寸范圍內(nèi)(從納米到微米量級)的組織與性能關(guān)系；三是利用納米化處理所形成的高體積分?jǐn)?shù)界面來加快化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)過程，開發(fā)出低成本的化學(xué)處理工藝。
通過對表面納米化技術(shù)蘊(yùn)藏的學(xué)術(shù)價值的不斷開發(fā)，盧柯研究員近年來在納米化機(jī)理、組織與性能關(guān)系和納米結(jié)構(gòu)擴(kuò)散動力學(xué)研究方面取得了一批具有較高學(xué)術(shù)水平的研究成果，不僅確立了我國在表面納米化研究方向的國際領(lǐng)先地位，也為此項新技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用打下了良好的理論基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)了基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)的良性互動。
扎扎實實工作，避免短期行為——高水平成果的產(chǎn)生
科學(xué)的發(fā)展有一個循序漸進(jìn)的過程，為避免急功近利思想而導(dǎo)致研究水平低下的問題，盧柯研究員要求科研人員要耐得住寂寞，踏踏實實地就選定方向進(jìn)行深入細(xì)致的工作，不要急于出文章，以避免膚淺的毛病。對于獲得的實驗數(shù)據(jù)要反復(fù)推敲，并在研究組內(nèi)進(jìn)行討論，再根據(jù)大家的意見進(jìn)行補(bǔ)充和完善，沉穩(wěn)、堅實的工作必然帶來豐碩的成果。盧柯研究員的科研小組已先后在國際一流的學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了多篇高水平的論文，受到國際同行的普遍贊譽(yù)，并被大量引用。
倡導(dǎo)團(tuán)隊精神，培養(yǎng)學(xué)術(shù)骨干——工作延續(xù)的基礎(chǔ)
科研工作的開展僅靠個人的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要多方面的參與、分工與合作，尤其是一個團(tuán)隊內(nèi)的精誠合作。在盧柯研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研小組內(nèi)，科研人員和研究生定期舉辦學(xué)術(shù)討論，大家暢所欲言，真誠地就科學(xué)問題坦誠地交換意見，于討論和辯論中相互促進(jìn)、相互提高，充分體驗到團(tuán)隊精神所帶來的愉悅和裨益，并從中產(chǎn)生了一些公認(rèn)的、高水平的學(xué)術(shù)骨干。這些學(xué)術(shù)骨干來自團(tuán)隊，受益于團(tuán)隊，脫穎而出后又領(lǐng)導(dǎo)和服務(wù)于團(tuán)隊，從而使團(tuán)隊整體保持密切的配合，使科研工作協(xié)調(diào)的發(fā)展，為后續(xù)科研工作的開展做好了一定的人才儲備。
廣泛合作，優(yōu)勢互補(bǔ)——提高研究水平
表面納米化研究與開發(fā)是一項系統(tǒng)工程，涉及到方方面面的知識，任何個人和研究組都難以涵蓋所有的專業(yè)，只有吸納多種專業(yè)人才共同參與，才能保證系統(tǒng)工作快速、協(xié)調(diào)發(fā)展。繼提出表面納米化設(shè)計思想并取得此項技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)后，盧柯研究員對內(nèi)仔細(xì)地分析了自身優(yōu)勢，確定了本組的發(fā)展方向，對外采取了開放式的交流與合作，他一方面多次在國際學(xué)術(shù)會議特邀報告和其它公開場合中詳細(xì)介紹表面納米化的研究進(jìn)展及有待解決的問題，通過交流拓展了視野，另一方面又與國內(nèi)外有專業(yè)特長的科研院所和企業(yè)建立起廣泛的合作關(guān)系，實現(xiàn)了強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、優(yōu)勢互補(bǔ)。正是通過這種真誠的互利合作，使表面納米化研究隊伍不斷壯大，這不僅迅速將研究工作提升到了國際水準(zhǔn)，也大大地加快了新技術(shù)從實驗室研究到探索工業(yè)應(yīng)用的步伐。
自開展表面納米化研究以來，盧柯研究員和他的科研團(tuán)隊已在《Science》和《Acta Materialia》等高水平學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文30余篇，參編學(xué)術(shù)專著2部，申請發(fā)明專利9項．從這個成功案例中不難發(fā)現(xiàn)，正是有這嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、扎扎實實的工作作風(fēng)、在工作中不斷發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新的思想及真誠的交流與合作的精神，才使表面納米化由設(shè)想逐漸轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實。目前，表面納米化技術(shù)已被國內(nèi)外同行和企業(yè)界公認(rèn)為“今后幾年內(nèi)納米材料研究領(lǐng)域最有可能取得實際應(yīng)用的技術(shù)之一”。