作者:李晨阳 胡珉琦 来源:中国科学报 发布时间:2020/9/9 17:13:31
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未来科学大奖“物质科学奖”得主卢柯:
古老学科也有未来

 

 

9月6日,2020未来科学大奖在京揭晓。

“物质科学奖”授予中国科学院院士、中国科学院金属研究所研究员、沈阳材料科学国家研究中心主任卢柯。奖励他开创性的发现和利用纳米孪晶结构及梯度纳米结构以实现铜金属的高强度、高韧性和高导电性。

他在接受《中国科学报》专访时表示,一个聚焦“未来”的大奖颁发给一个“古老”的学科,这给从事传统领域的科研人员带来了巨大鼓舞。

以下是专访实录:

《中国科学报》您有想过自己有一天能获得这项大奖吗?

卢柯:因为我所在的材料科学领域是一个相对传统、古老的领域,所以我觉得一个聚焦“未来”的科学大奖不太可能落到我头上。正因如此,我今天特别惊讶。

《中国科学报》:“未来”科学大奖颁给了一个“古老”的学科,是否意味着传统学科其实也充满了突破的潜力?

卢柯:我想是的。未来科学大奖应该是面向未来的。而我相信材料科学这个传统领域依然有着广阔的未来。

我从大领域来讲是做金属材料的,从小领域来说是做纳米金属材料的。金属材料的结构到了纳米尺度会表现出什么新性能,会出现什么新现象?这就是传统材料科学领域中出现的新问题。

这个意义上讲,把未来科学大奖颁给我,不是颁给我一个人,而是颁给了我们这个孕育着希望的领域。很多同事在给我发来的微信、短信中,都说这是我们这个领域的喜讯。事实上,未来科学大奖给我们这些从事传统领域的人一个巨大的鼓舞。

《中国科学报》:未来科学大奖是一个民间科学大奖。对一个科学家来说,拿政府的奖和拿民间的奖,在感觉上有什么区别呢?

卢柯:无论是政府组织的科技奖励,还是民间出资组织的科技奖励,都应该是基于同行对科技创新成果的评价,只要客观公正,他们本质上没有差别,对科技界都是件好事,都会推动科技事业的发展。

2019年,我获得了金属材料领域最具国际影响力的奖——Acta Materialia金质奖章,也是一个国际同行评出来的民间奖。

《中国科学报》:您对于自己的“未来”有何期待,接下来的科研生涯中最想做成哪件事?

卢柯:我有好多特别想做的事情,最大的愿望就是把金属这样一个非常传统的、普遍存在的材料,在进入纳米这样小的尺度后能产生的新规律,摸得更全面一些。

我们的研究工作很像是瞎子摸象,今天摸着一点,明天摸着一点,如果能再工作10年、20年,希望能把这头大象的形貌勾画得全面一些,能给年轻人讲一个比较完整的故事。

《中国科学报》:目前您所在领域面临的核心问题是什么?

卢柯:我们最初面临的问题就是怎么把微观结构缩小到纳米量级,所以我们做了二三十年的主要工作其实就是制备。

“制备”听起来是个简单的技术问题,实则不然。一个材料制备不出来,除了我们的工艺技术水平不够,更重要的是我们对纳米尺度下材料的很多规律,比如结构形成演化规律、结构稳定性规律、结构性能关系规律都不清楚——这是一个综合性的问题。

所以,最后我们的功夫是花在怎么能够把结构演化到纳米尺度,怎么能稳定住它。最终我们发现的纳米孪晶结构和梯度纳米结构都是比较稳定的结构,而且它们表现出了很好的性能。

《中国科学报》:您曾说纳米孪晶结构的发现过程是很偶然的,这其中有什么故事吗?

卢柯:我们当时并没有想要做出纳米孪晶,只是想做出晶粒尺寸很小的铜。结果却发现铜的晶粒尺寸并没有那么小,反而出来了一堆副产品(亚结构),就是现在我们所说的纳米孪晶结构。但这个副产品的性能特别好。

过去我们不知道有这样一种纳米结构,于是花了很大精力来理解:它为什么会形成这个结构,这个结构为什么会表现出这样的性能?但当我们把论文投出去后,送一次被退一次,送一次被退一次。因为大家不认为这是一种典型的纳米结构,不是一种大家所认同的纳米结构。因为纳米孪晶的晶粒尺寸不在纳米量级,只是它的层片厚度在纳米量级。

那段时期我们被拒稿折磨得快要受不了了,以至于都想放弃了。就在决定最后一次努力的时候,《科学》接受了它,那是在2004年。

《中国科学报》:纳米孪晶这个结构有什么特点,有什么用处?

卢柯:孪晶之所以叫“孪”晶,是因为它是一个非常规则的晶界,晶界两边的晶格是对称的,所以它非常稳定——这是大家已经知道的知识。

但当我们把孪晶界之间的间距做到特别小,小到纳米级别,结果发现它的性能特别好,这是我们万万没想到的。

如果我们把普通铜的强度通过合金化或晶粒细化提高几倍,它就变得特别脆,导电性也会损失,而做成纳米孪晶铜以后强度可以提高到10倍,比一般钢的强度都高,同时它还有塑性、可以变形、可以加工,导电性还不会损失。也就是说,它在保持金属出色的导电性能同时又大幅提升了强度。

《中国科学报》:性能如此优异的材料,是不是能很快得到广泛应用?

卢柯:一个新材料从原理的发现,到应用于工业产品中,这个过程少则十几年,长则几十年,中间还有许多环节,需要很多人的参与。要推动材料的应用,就要发挥企业在技术创新中的主体作用,这是国家一直在倡导的。科学家完成了科学原理的发现,接下来要运用这些新原理推动技术创新,在这个阶段企业应该成为技术创新的主体,通过产学研融合,促进新技术的产生和应用。

《中国科学报》:据说您的研究在起步阶段被很多同行当成“笑话”。您是怎么在周围人都反对的情况下坚持这个方向的?

卢柯:这个说来就很简单了,我这个人“一根筋”。你们说“不好”,但又说不出道理来,我是不听的。我认为正确的事情一定会坚持到底,不太容易放弃。

《中国科学报》:您最想对现在的年轻人说些什么?特别是当他们处于比较困难的人生阶段时。

卢柯:我也有很多学生,我最常对学生说的一句话是“看远一点,不要只看眼前”。

看远一点的好处是什么?你现在碰到的困难,看远一点后会发现不过是个小困难;你现在取得的成绩,看远一点后就会发现只是一个小成绩。

但是年轻人不太容易看远,大多关注的还是眼前的事——这可能也是自然规律吧。正因如此,我更愿意把这个建议向年轻人多重复几遍:看得远一点,做事情专注一点,标准提得高一点。

年轻人成长的一个很重要的动力,就是用更高的标准要求自己。

 
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