西安阎良，是中国航空工业的一颗耀眼的明珠，我国第一个国家级航空高技术产业基地就落户在此。

 

2008年10月6日，西北工业大学陶瓷基复合材料工程中心在阎良航空产业基地举行了隆重的挂牌仪式。

 

该工程中心占地55亩，建筑面积近1万平方米，总投资近7000万元；主体建筑造型独特，取“C”字的艺术变形；多处采用航空航天器典型结构造型，如楼南面由酷似“机舱”的连廊将办公区与制造区、加工区、质检区、水电气配套设施等贯通，开合自如。中心的标志图案设计灵感也来源于“C”字造型（背景用标志的动画展示：两个“C”分别代表“陶瓷”和“复合材料”，中间的“M”代表“基”，通过“M”将二者联系起来，仿如“C→‘陶瓷—基（M）复合材料’←C”）。通过中国工程院院士张锦秋的大师手法，使中心的科技内涵与建筑的艺术元素得到完美融合，既表达一种本色与坚持，亦表达一种接纳和开放，恰如工程中心的定位：一头连接实验室，输入技术；一头连接企业，推出产品。

 

陶瓷基复合材料工程中心的建成，标志着我国从此具备了批量制备陶瓷基复合材料构件的能力，也成为我国唯一能批量制造各种大型复杂薄壁构件的基地，将极大促进航空航天器技术的发展，在国内外产生了极大反响。

 

“感谢你们！有此材料，今后我们的飞机性能参数就可大幅度提高，飞得更高更快。”飞豹战斗机的总设计师、中国工程院院士陈一坚拿着新型航天热结构材料，激动地对张立同说。

 

据记者了解，这种由陶瓷基复合材料制成的新型航天热结构材料比铝轻、比钢强、比陶瓷更耐高温、比碳复合材料更抗氧的长寿陶瓷基复合材料，从根本上克服了陶瓷脆性大和可靠性差的致命弱点，成为接替高温金属和C/C的新一代热结构材料，在航空航天等领域具有广阔应用前景。

 

“我今年70岁，与西北工业大学同岁，我在西工大这块沃土上学习、教学、科研了50年，是学校培养了我……”这是2008年10月5日西北工业大学举行的建校70年庆典上，张立同作为西北工业大学教师代表发言时的激动话语。

 

张立同1938年出生于四川重庆，在抗日战争的战火中度过童年；抗战胜利后，父亲带着一家人几经辗转回到北京。她中学就读北京女一中，曾被评为为数不多的北京市第一批三好学生。1956年，她以第一志愿考入北京航空学院热力加工系，1958年9月，随国家院系调整，她来到西北工业大学热加工系铸造专业学习。大学毕业后她没有回北京，从此，张立同在西北工业大学开始了她50年的奋斗征程。1995年，她当选为中国工程院院士。

 

 

2004年，国家技术发明奖一等奖在连续空缺了6年以后，终于由西北工业大学张立同等发明的“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”获得。2005年3月28日，国家科技奖励大会上，温家宝总理亲自为张立同院士团队项目颁奖。

 

1987年，张立同在突破了“铝合金石膏型熔模铸造”和“高温合金泡沫陶瓷过滤技术”等航空重大课题的技术关键，获得1985年国家科技进步奖一、二、三等奖3项的学术制高点上，又根据国际航空航天材料的发展趋势和从事高温陶瓷材料研究的基础，提出发展航空航天高温结构陶瓷的新方向。

 

1989年4月，张立同作为高级访问学者来到美国NASA空间结构材料商业发展中心的实验室，她是进入该实验室的唯一中国内地学者，承担了美国未来大型空间站结构用连续纤维增韧陶瓷基复合材料的探索研究工作。她带领美国研究生，用1年半时间研究出3种低密度、高比强、高比模的陶瓷基复合材料，并通过了空间环境试验，令中心主任沃廉斯教授敬佩。

 

1991年1月，张立同怀着报效祖国的强烈愿望，带着研究成果回到西工大。近两年的国外研究经历使她更明确了航空航天用结构陶瓷一定是高可靠性的，更坚定了发展“具有类似金属断裂行为的连续纤维增韧高温陶瓷基复合材料”的决心和占领这一高技术领域的信念。

 

为了在我国发展连续纤维增韧高温陶瓷基复合材料，她到处呼吁、四处奔走争取经费，却没有得到支持。她虽然体会到了这项事业的艰难，但却没有灰心。课题组在经费十分困难的情况下因陋就简自制了一台热压机。1992年的冬天，西安特别冷，为了调试热压炉，课题组成员是在冰冷的实验室度过春节的。功夫不负有心人，课题组很快在热压自增韧氮化硅性能上取得突破性进展。

 

1993年的全民经商风又给张立同课题组带来了新考验：是搞开发，还是坚持发展陶瓷基复合材料的方向？她发动大家进行了热烈讨论，“我们不能散伙，要做教授，而且不能做穷教授”，“要发挥群体力量去赚钱，稳定队伍、积累资金、等待机遇发展陶瓷基复合材料”成为大家的共识，她被感动了，从此确定了“航空为本、广打基础、重点突破、军民两用”的发展策略。全组同志齐心协力，当年就在高温陶瓷材料的应用开发上取得了很好的经济和社会效益。利用挣来的钱，还研制了一台纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料制备的小型CVI炉，拉开了“碳化硅陶瓷基复合材料研究”的序幕。

 

碳化硅陶瓷基复合材料的研究很快有了结果，初步的性能数据令人鼓舞，也迎来了“九五”的发展机遇。经过不懈努力，“连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料”终于被列为国防预研课题，但意想不到的困难却接踵而来。当把实验型技术与设备向工程型转化时，所遇到的困难几乎使张立同课题组对CVI工艺丧失信心。1995年国际CVI碳化硅陶瓷基复合材料的技术鼻祖、法国波尔多大学教授Naslain被盛情邀请到西工大，张立同希望他能给予启示。Naslain看过研制设备后，毫无表情地说了一句话：“我掌握CVI工程化技术花了20年，你们至少要用10年。”

 

风雨之后见彩虹。师生五六人夜以继日地泡在实验室作试验，却作不出一炉性能合格的试样，“九五”课题中期检查时，差点被亮了黄牌，他们这才真正品到“至少10年”的味道。但失败更增加了强者的斗志，他们先后做了4代CVI设备，试验了400余炉次，整整用了3年时间——又是一轮“1000个日夜”——在1998年底终于制备出第一批性能合格的试样，更在1999年全面突破了碳化硅陶瓷基复合材料制造工艺与设备的一系列核心关键技术，材料的性能达到国际先进水平。从此打破了西方国家对我国的技术和设备的封锁，获得了6项国家发明专利，形成了具有独立知识产权的制造工艺及设备体系，建成我国第一个超高温复合材料实验室，使我国一跃成为继法国和美国之后，全面掌握碳化硅陶瓷基复合材料CVI制造技术及其设备的第三个国家。采用该技术制备的多种SiC陶瓷基复合材料构件在不同发动机上均一次试车成功，在航空航天高技术领域和材料学界引起轰动。

 

张立同和她的研究团队10年铸就了国家技术发明奖一等奖。

 

随后，张立同提出要做强、做大的发展新思路，以满足国内外对SiC陶瓷基复合材料迅速增长的需求，目标是形成基础研究、应用研究和应用开发相融合的发展链条，发展产业、降低成本、建立中国品牌，以解决“用得起”的问题。

 

陶瓷基复合材料构件的制备技术难度极大，国际严密封锁。突破该技术获得国家技术发明奖一等奖很难，而将这项成果转化为产品，进而形成产业更难。路在何方？

 

张立同研究团队荣获的国家技术发明奖一等奖项目突破了SiC陶瓷基复合材料新型战略性热结构材料的构件制备技术，却不具备批量制备构件的能力，无法满足我国航空航天发展对该材料的需求。因此，进行构件批量制备技术的工程化研究迫在眉睫。而要实现这一目标，必须在制备技术与设备上再创新，并形成与之衔接的硬件支撑体系。

 

据记者了解，国际统计和惯例表明，高科技产品的研究——工程化——产业化3个过程的投资比例为1∶10∶100。

 

显然，没有近亿元的投入，工程化难以完成。对于这种高风险的战略性材料，必须依靠国家财力实现工程化。因此，如何能得到国家专项资金的支持成为工程化亟须解决的问题。

 

2002年，团队开始对该前沿性新材料的成果转化问题进行探索，但由于其转化具有高风险和高投入的特点，民营企业望而生畏，与国家现行政策又很难对接。

 

2004年，时任国家科技部部长徐冠华到西工大超高温结构复合材料国防科技重点实验室调研时指出，这是科技成果转化中的断链问题。但是，直到获得国家技术发明奖一等奖后，该成果的转化才有了转机。

 

2005年3月25日，张立同致信时任国防科工委主任张云川，针对项目“演示验证难和成果转化难”的问题，提出要求国家支持的建议。当年4月，张云川先后两次作出重要批示：张院士的建议符合基础能力发展战略，应予支持。时任陕西省省长陈德铭和国防科工委副主任孙来燕也就该项目工程化模式等作出指示。

 

“国防实验室是发动机，工程化是载体，最后要落实到产业化。工程化建设要具有完整性和后续发展余地，要注重管理创新。”这是孙来燕的指示。

 

在国防科工委的指导下，2006年8月张立同团队形成了该项目工程化的“产学研结合技术链和资金链”的新思路。技术链即国防重点实验室为工程化提供创新技术，通过工程中心转化为产品，产品获得市场认可后通过产业化转化为商品；资金链即企业以资金向工程中心求产品技术，工程中心以资金向实验室求知识创新和技术创新成果。

 

通过技术链和资金链的循环，产业化以企业为主，工程化以高校为主，企业提前介入，以实现产业化无缝连接。2007年7月，张云川等在该工程化项目视察中，充分肯定了这一产学研模式。

 

按照产学研新模式的发展思路，中心第一步建设取得积极成效。从2005年6月16日工程化项目开始论证，到2008年7月工程中心建成运行，体现了高效、高速、高质量和高水平，这是前沿性国防新材料研究成果向应用转化的成功范例。这一范例表明，国家在国防科技成果转化中具有主体地位。在没有相应政策的情况下，国防科工委大胆创新，在该工程化项目的论证和决策过程中起到决定性作用，就此批复重大科研专项及其配套项目立项，总经费近7000万元。

 

陕西省、西安市和阎良国家航空高技术产业基地，在土地、水电等条件保障方面对项目全力支持并提供系列优惠政策，体现了地方政府的保障作用。

 

阎良航空产业基地发挥本地优势代建西北工业大学陶瓷基复合材料工程中心，保证了工程建设的顺利实施。

 

学校对工程中心建设予以特殊支持，成为坚强后盾。

 

团队是工程中心建设的主力军，成立了工程化建设项目实施小组，总体把握方向，及时解决瓶颈问题，实施并行工程，确保工程化建设任务圆满完成。在工程化项目实施和中心建设中，团队既完成了技术再创新，也促进了队伍建设，实验室基础研究队伍和工程中心技术转化队伍在实践中迅速成长，目前已初步形成“一个团队、两支队伍密切合作”的新格局。

 

目前，中心已拥有完善的陶瓷基复合材料构件的制造设备系统、精密加工设备和产品质量检测设备40余台套；通过了国军标质量管理体系认证、保密资格认证以及军品生产许可认证，构成批量制备能力的基础。其中具有自主知识产权的陶瓷基复合材料制造技术与设备，是在继承国家技术发明奖一等奖技术基础上的再创新，而不是简单的几何放大。例如，过去实验室里靠人工取件，现在为批量生产特别设计了机器人及取样通道，不仅可以满足各类大型复杂碳化硅陶瓷基复合材料构件的批量制造需求，并具备向其他陶瓷基复合材料工程化拓展的空间。

 

国内航空航天集团企业纷纷到中心寻求合作。目前中心与主要航空航天企业都建立了实质性合作关系，如已承担航空航天领域多项国家重大工程和型号项目的数十种陶瓷基复合材料构件产品的研制与批量生产任务，并与航空工业集团西安航空制动科技有限公司联合建立了我国第一个碳陶刹车材料公司。此外，多家高技术民营企业也找上门来寻求合作研发产品。

 

“陶瓷基复合材料在新型航空发动机上应用，对提高发动机性能有重要作用，我们对中心的发展充满信心。”航空工业集团沈阳发动机设计研究所副总设计师周胜田动情地说。

 

“陶瓷基复合材料可以显著提高航天器的使用温度和寿命、大幅减重、节省燃料，从而提高其效能。我们已合作多年，有些已进入批量生产阶段。”航天科工集团北京动力机械研究所副所长何宝成说。

 

航空工业集团西安航空制动科技有限公司总经理袁毅东说：碳陶刹车材料是国际最新一代刹车材料，以技术创新为动力、机制创新为基础，产学研结合的新模式必将促进我国碳陶刹车材料更快用在新型飞机上。

 

实现由超高温结构复合材料国防科技重点实验室的发明一等奖技术向工程中心的转移，是一项具有开拓意义、关乎科技强国的功绩无量事业。从科技发明到工程化制造到产业推广，这既是一次艰难的转型，也将是一次更高层的创新实践。

 

西北工业大学党委书记叶金福谈道：学校在机构编制、管理决策、市场开发、发展建设方面赋予该中心相应的独立自主权，目的就是为了让具有这一世界先进水平的新材料能够尽快拓宽应用领域，将其培育成为国家级的工程中心，让这一新型材料在它的特定领域大显身手。

 

张立同研究团队抓住机遇，充分发挥国家技术发明奖的技术发展推动作用，争取到国家支持，使工程化研究项目在国防科工委立项。短短两年，中心就落成阎良高新技术产业基地，其新美大气之造型和轩昂超拔之气度令人震撼。在工程中心“两年建成”的惊叹之余，人们确信比大楼更美的是这里不懈奋进的材料人。

 

他们将以独特的技术优势、创新模式和探索实践书写中国陶瓷基复合材料发展的辉煌传奇。

 

 

张立同在国外时，一位电子工程教授请她剖析一种电子材料的功能故障，她很快解决了。这位教授十分感激，要付高额酬金，她用“中国人更注重友情”婉言谢绝，美国教授称赞她是“一位真正的学者”。一位中国博士研究生在论文中遇到一个透射电镜制样中的材料难题，前一个法国留学生因没有解决这个难题被教授“炒了鱿鱼”，这位中国学生也面临着同样的窘境，张立同立即伸出援助之手，指导他很快解决了难题。

 

张立同说，培养学生的创新性和辩证思维是正确认识事物和解决问题的金钥匙。她曾因刚玉的高温软化特性否定了用电熔刚玉作为陶瓷型壳加固层材料；而在研究具有优良高温抗蠕变性能的定向凝固叶片用陶瓷型壳材料时，她借鉴了高温结构陶瓷晶界工程的思想，反而选择了电熔刚玉，利用其耐火度高和与二氧化硅黏结剂反应的特性，使所生成的晶界低熔点玻璃相转化为桥连的耐高温莫来石晶相，形成了莫来石结合刚玉的结构，从而提高了刚玉型壳的高温抗蠕变性。

 

在她的治学风格影响下，研究生自觉地把“新试验、新数据、新分析、新理论”作为评价论文标准，定要言人所未言、见人所未见。她培养的硕士生中，有80%攻读了博士学位，已毕业的30多名研究生中的大部分已在各自岗位独领风骚。

 

现在美国橡树岭国家实验室的潘正伟博士，在亚特兰大佐治亚理工学院工作期间，与其合作教授采用高温固体气相法，成功合成了近一维氧化锌、氧化锡、氧化铟、氧化镉和氧化镓等宽带半导体体系的带状结构，这些带状结构纯度高、产量大、结构完美、表面干净，并且体内无缺陷、无位错，是一种理想的单晶线型薄片结构，成为继1991年发现多壁碳纳米管和1993年合成单壁碳纳米管以来，一维纳米材料合成领域的又一重大突破。该工作2001年3月9日发表在美国著名的《科学》杂志上，并引起了国际纳米科技界的极大关注，美国的《科技新闻》、《今日美国》、《纳米技术快讯》、《化学与化工新闻》等抢先报道了这一重大发现。

 

潘正伟1994年至1997年师从张立同院士攻读博士学位。“在西工大的博士学位研究课题把我带入了纳米材料科学的大门，张老师的不倦追求和严谨的治学态度使我终生受益。”

 

老骥伏枥，甘为人梯。在长期的科研实践中，张立同高屋建瓴，总结出了高校科技工作者应遵循的两条原则：“三发”和“三高”，并以此要求课题组的教师和研究人员。“三发”即是在国家、学校和课题组的发展中求得个人的发展。“三高”即要求学术水平高、工作质量高、成果效益高、这成为她建立一支团结协作、富有战斗力的学术团队的指导思想。在谈到如何培养年轻人的问题时，张立同曾经这样说过：“现在我70岁了，虽是院士，但是必须承认，已步入人生历程的老年期，创新思维的鼎盛期已过。我要将核心地位转移到年轻人身上，否则就会挡路了。”大音希声，朴实的话语尽显大家风范！人如斯言，在她的精心培养下，实验室已建立起一支由年轻博士组成的高素质学术梯队。有一人获得国家杰出青年科学基金，一人获教育部高校青年教师奖，两人获教育部跨世纪优秀人才基金，一人获国防科工委委属高等院校优秀教师，一人被评为国防“511人才工程”学术带头人，两人获国务院政府特殊津贴。

 

她希望建成的陶瓷基复合材料工程这个全方位材料科学研究的大舞台，成为年轻人施展才华的大舞台。

 

创造不息，攀登不止。如今，张立同仍在为崇高的材料科研、教学事业不断地求索奉献，她将继续用自己的执著和赤诚为我国国防事业写下更加浓墨重彩的华章。

 

《科学时报》 (2009-1-16 A2 专题)