来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2013-3-27 15:21:22
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记长江学者王清文:锁定目标便执著前行
 
2013年1月18日上午,2012年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行。我校(东北林业大学)王清文教授的课题组凭借将废弃边角料变成环保“生态木”的项目——《木塑复合材料挤出成型制造技术及应用》捧回了沉甸甸的国家科技进步二等奖。
 
国家科技进步奖要求技术创新性突出、经济效益或者社会效益显著、推动行业科技进步作用明显。36岁才转行研究木材科学技术的王清文,靠什么获此殊荣?王清文的答案是:“执著前行才会有所收获。”
 
化学的奇妙,吸引他的目光
 
1961年,王清文出生在黑龙江省拜泉县的一户普通人家。当1977年国家恢复高考时,由于初中的“断档”,为了能够考上大学,王清文必须自己啃下初中的数理化等相关课程。虽然自学的过程辛苦异常,但王清文却从中找到了自己的兴趣——化学。“看到几样元素加到一起,就可以生成新的化合物,化学的变化多端一下子就吸引了我的注意。”就这样,在高考的时候,王清文非常坚定地选择了化学这个专业。
 
1982年从齐齐哈尔师范学院化学系毕业以后,王清文以优异的成绩考取了大连工学院攻读硕士学位。导师袁履冰给王清文确定的研究方向是从事卟啉类光敏剂的合成及硫杂脯氨酸类抗癌药物的量子化学研究。简单地说就是通过他的研究利用卟啉的导向作用赋予硫杂脯氨酸抗癌选择性,从而在减少药量、减少副作用的同时提高抗癌的效果。大方向定下来了,但导师却没有告诉王清文具体应该怎么做。王清文只能通过查文献、做实验的方法,自己摸索,只有出现了重大的问题,导师才会把脉修正。“导师这样做并不是对学生不负责,只是希望通过学生自己的探索,提高学生的科研能力。”
 
那段时间,王清文得了严重的神经衰弱,每个晚上最多只能睡两三个小时,有时打饭的时候感觉快要睡着了,但真躺到床上则睡意全无,满脑子想的全是实验的过程。
 
辛勤的付出终于换来了回报,1983年王清文终于合成了 5 个硫杂脯氨酸取代卟啉新化合物。虽然合成新化合物对于化学科研工作者来说并不陌生,但作为一名硕士研究生,就可以为化合物的大家庭增加5个新成员,不擅表达的王清文心里还是装满了喜悦。
 
首次的成功,增强他的信心
 
1985年,王清文硕士毕业,来到当时的东北林学院,现在的东北林业大学。作为当时学校里唯一一名化学硕士,王清文承载了很多老教师的期望。从助教、实验课教师到主讲教师,王清文的每一步都走得扎扎实实。经过3年的磨练,王清文对于教学已经相当熟悉。但热爱科研的他却总想在科研方面做点什么。这时化学系主任骆介禹教授给他提出了一个科研课题——以四氯苯酐为重点的含氯有机精细化学品和阻燃新材料的研究。
 
这是王清文独立从事科学研究的首次尝试,他得到了学校资助的科研经费——500元。经费有限,王清文把每一分钱都花在了刀刃上。购买药品,他骑着自行车到先锋路、化工路去挨家比较价格;置备仪器,他根据实验的需求自己动手制作玻璃器具……虽然做科研是件苦差事,但王清文却说:“只要有了兴趣,就不觉得苦了。”
 
经过一年多的潜心钻研,王清文的阻燃新材料取得了成功。一次偶然的机会,哈尔滨化工二厂听说了他的科研成果,便主动找上门,希望王清文可以把技术转让给他们。当时,对于市场并不熟悉的王清文,仅以2万元的价格转让了自己的成果。哈尔滨化工二厂以这项成果为基础获得了哈尔滨市“九五”期间重点建设项目,并列入国家级火炬计划。虽然王清文和他的课题组并没有得到太多的经济报酬,但看到自己的成果能够为社会创造财富,他继续行走在科研之路上的信心也越来越坚定。
 
转行的艰辛,考验他的毅力
 
学科的交叉一定会助推科研的进步。但是让一个人从自己原本驾轻就熟的领域转入新的研究,则很少有人愿意。因为这不仅意味着要从头学起、从头做起,更意味着你转行的前几年,可能都不会有任何的科研成果。这种冷板凳,可不是谁都能坐得住的。但王清文却做到了。
 
1997年,已经36岁的王清文考取了木材科学与技术学科的博士研究生,师从李坚教授,将自己的研究重点转向了木材科学技术及生物材料工程。这一切,没人有逼他,如果有,那这个人就是王清文自己。
 
“你在自己熟悉的领域已经做出了成绩,为什么一定要转行呢?”“人过30不学艺,你还那么拼搏干啥?”面对亲朋的质疑,王清文却说:“我喜欢化学,但在林业大学工作,就应该将所学为林业服务,做些木材科学方面的研究。既然目标已经定好,我就不害怕坐冷板凳,我相信只要慢慢坚持下去,我一定会离我的目标越来越近。”
 
当时李坚教授把国家“948”项目“木材阻燃及防护技术引进”研究的重点工作交给了王清文。王清文从木材学的基础知识入手,结合自己的化学功底,经过深入研究,发现被写进国内外教科书的硼酸阻燃理论存在缺陷。在李坚教授的指导下,他提出了硼酸阻燃作用的化学机理。王清文的发现在木材阻燃界引起了轰动,也使阻燃材料的研究方向从配方筛选转变为围绕木材炭化科学设计阻燃体系。而课题组研发的新型木材阻燃剂FRW,也成为后来实木阻燃、人造板阻燃的代表性产品。2009年,课题组的系列阻燃剂以其比国际同类产品成本更低、性能更好的优点,受到江苏厂商的青睐,厂商投资6800万进行阻燃复合木材的生产。
 
2004年,王清文的博士论文《新型木材阻燃剂FRW》获得“全国优秀博士学位论文”。由于他突出的学术业绩,他也被遴选为“长江学者”特聘教授、“新世纪百千万人才工程”国家级人选,获得“黑龙江省十大杰出青年”、“黑龙江省优秀中青年专家”、“全国五一劳动奖章”等荣誉,享受国务院政府特殊津贴。
 
从零开始,他把边角料变成生态木
 
2001年,经过大量的文献研究,王清文瞄准了一个新的研究方向:木塑复合材料的研发。
 
所谓木塑复合材料(WPC),是以木材加工剩余物、秸秆等木质纤维材料作为填充增强材料,以废旧塑料等热塑性聚合物为基体,经熔融复合而制成的新型复合材料。它兼具木材和塑料的双重优点,既有类似木材的二次加工特性,又能像热塑性塑料一样方便地回收再利用,是综合性能突出而经济效益显著的生态环保材料,被业界称为“生态木”。
 
让边角料华丽转身,变成“生态木”,想法是好的,可做起来,其难度却远远超出了王清文的想像。
 
由于木材和塑料的性质差别很大,相容性不好,直接将二者混合在一起,会导致产品的力学性能很差,根本没法应用。如何找到能够让二者联接起来的偶联剂成为必须突破的难点。
 
而为了降低生产成本,最好的办法就是提高木粉的比例,但伴随着木粉比例的提高,复合材料的热加工性能则会相应变差,如何解决既提高木粉比例又保证原料加工流动性则成为一个不易解决的难题。
 
此外,影响WPC性能的加工条件非常多,原材料及其预处理、加工温度、喂料速度、添加剂种类等诸多因素都会对最终产品产生影响,如何找到最佳的加工条件也是一个不容忽视的问题。
 
……
 
随着研究的深入,越来越多的问题摆在课题组的面前。虽然这些问题王清文以前从未涉及,但他还是从零开始,踏上了木塑复合材料的研究之路。
 
由于涉及到技术保密,我们不能知道太多的研制过程,不能知道在这个过程中,王清文和他的团队经过了多少次试验、付出了怎样的艰辛。我们只知道,和王清文一起研究WPC的科研人员,从最初只有一名硕士生,渐渐发展成近40人的科研团队。仅从实验机器的多次大幅度调整,就不难看出,为了这个项目,团队在10多年的时间里,付出了多少努力。
 
2005年,王清文团队已经成功研制出了单一塑料的木塑复合材料。正在他积极联系企业、准备大刀阔斧地向国际领先的混合塑料木塑复合材料发起挑战时,很多人却向他泼起了冷水:虽然这个材料有防水、防腐等优点,但也有脆性差、易蠕变的缺点,研究这个材料是没有前途的;国外也才只做出了单一塑料的木塑复合材料,以咱们的技术能做成混合塑料的吗?现在纳米是科研热点,你还是去研究热门得了……
 
面对质疑,王清文依然坚定地朝着目标前行。“我认为这种环保的材料一定是未来社会的主流,虽然我们不可能一步到位地做出最佳性能的材料,但只要我们一点一点地努力,就一定可以不断改进材料的性能。”王清文说。
 
在王清文团队的不懈努力下,木塑复合材料挤出成型技术体系不断成熟。他们不仅创新了工艺,还针对不同塑料基体研发了不同的挤出成型配方,可以让生物质纤维的用量提高15%~20%,能耗降低20%~30%,实现了核心技术创新。而WPC专用木质纤维的制备和改性技术,使WPC的抗弯强度提高了30%~50%。同时王清文团队还成功改善了不同塑料之间和塑料木质纤维之间的界面相容性,解决了利用废旧塑料制备高性能WPC的技术难题,使WPC的抗弯强度和冲击韧性分别提高40%和60%以上。在WPC的界面科学、流变学与结晶、蠕变与断裂、老化与耐候性以及阻燃等方面取得了系列基础理论创新成果,形成了WPC理论体系。通过关键技术的原始创新与配套技术的系统集成,建立了总体技术国际先进、关键技术国际领先的WPC制造技术体系,从而显著提升了我国的产业技术水平和国际竞争力,推动WPC产业技术实现跨越。
 
2006年,王清文加入了中国资源综合利用协会木塑复合材料专业委员会。协会中有很多对木塑复合材料感兴趣的企业及科研单位。行家伸伸手,就知有没有。在与同行的交流中,王清文团队的技术受到大家的肯定,众多企业开始联系王清文,希望获得他的技术支持。而王清文也经常通过研讨会、协会培训等形式,向大家介绍团队的科研成果。随着技术的不断发展,我国的木塑复合材料的产量也从2001年的1万吨,发展到2012年的100万吨。这其中有多少企业采用了王清文团队的技术和理念已经没有办法统计,我们只知道越来越多的地方开始应用木塑复合材料——园林景观里的地板、体育场馆中的座椅、建筑工程中的装饰面板……
 
如今捧回的国家科技进步二等奖也让王清文对木塑复合材料的研发更有信心——在越来越强调可持续发展的今天,环保的材料一定是未来的主流。“目前我们的技术在某些方面已经达到国际领先水平,我相信未来的5到10年,将是木塑复合材料快速发展的春天。”
 
虽然木塑复合材料的性能在不断提升、生产效率也在不断提高,但王清文的目光已经放在了更远的未来。“现在很多人都在研究如何把秸秆等生物质材料转化为能源。而我正在考虑,如何把回收的木塑转化为能源。让废料先变成有用的材料,再变成可利用的能源,这一定是应对能源危机的一个新出路。”王清文说。
 
很多人都向王清文讨教成功的秘诀,他却总是用两个简单的字概括——“执著”。他说,做科研,要明确自己的学术理想,确定自己的研究目标,而目标一旦定好,就要沉下心来钻研,这样即使碰到了挫折,你也会知道这是通往成功之路的必然现象,才不会心浮气躁。相反,如果没有执著的精神,看到什么热点,就修改自己的研究目标,冲上去研究,恐怕他永远也难以达到科研的顶峰。而且王清文还把自己的成功归结为团队的力量,他经常说,一个人是难以有所作为的,成绩的取得都是团队精诚合作的结果,只有有团队才会有未来。
 
伏尔泰曾经说过:“成功是一颗种子,不浇水、施肥、除草,它是不会绽放出绚丽的花朵的。”王清文正是用自己的辛苦浇灌,才让成功之花绚烂绽放。(记者 孟姝轶)
 
 
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