作者:叶满山 来源: 中国科学报 发布时间:2025-6-25
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张永胜:“大处着眼,小处着手”

张永胜(左二)在实验室工作。中国科学院兰州化学物理研究所供图

■本报记者 叶满山

“我们做科研讲究‘大处着眼,小处着手’。”中国科学院兰州化学物理研究所研究员张永胜在近日接受《中国科学报》采访时说,“‘大处着眼’就是紧盯国家重大战略需求,把润滑材料研发从基础研究到工程应用的全链条都统筹好,为成果转化铺好路。‘小处着手’就是抓细节,从基础理论、新原理这些最底层的东西开始研究,把基础打牢。”

张永胜秉持着“大处着眼,小处着手”的原则,带领团队长期扎根西部,在陶瓷摩擦磨损、润滑与密封等关键领域深耕细作,开展了一系列系统性、创新性科研工作,为我国材料科学的发展作出了卓越贡献。凭借多年如一日的坚守与奉献,今年,张永胜获“全国先进工作者”称号。

科研初心:从懵懂选择到坚定热爱

张永胜与材料科学的缘分,始于年少时对生活中各种材料的敏锐感知。“那时候对材料就有认知,知道材料对人类文明进步的重要性,从石器时代到铁器时代,每一次进步都离不开材料的发展。所以填报志愿时,我就坚定选择了材料专业。”张永胜说,在大学期间,他对材料科学的学习充满热情,为日后的研究打下了坚实基础。

毕业后,张永胜来到中国科学院兰州化学物理研究所,开启了摩擦润滑领域的科研职业生涯。

初入研究所,张永胜就被浓厚的科研氛围所感染,老一辈科学家的“家国情怀”和“爱国忠诚、专注攻关、求真务实、创新奉献”的精神,深深影响着他。“正是这种精神,让我坚定了扎根西部、投身科研的决心。”张永胜回忆道。

在研究所老一辈科学家的悉心指导下,张永胜迅速成长,将个人追求与国家需求紧密结合,立志在摩擦和润滑领域为国家作出贡献。

攻坚克难:突破材料研发的重重壁垒

2013年,张永胜获得了前往美国西北大学做访问学者的机会。访学期间,他接触到国际上最先进的材料研发理念和技术。“美国在材料研发方面有很多值得我们学习的地方,比如在材料基因组研究中引入数据驱动的方法,大大缩短了材料的研发周期。”张永胜说,“这让我深受启发,回国后,我将这些先进理念引入研究中,进一步提高了研发效率。”

在美国的学习经历不仅让张永胜拓宽了视野,也让他更加坚定了为祖国材料科研事业贡献力量的决心。回国后,张永胜的研究方向是润滑材料,特别是极端环境下使用的润滑材料。“我们研究的润滑材料需要在高温、高压、高转速等极端条件下使用,这对材料的性能要求极高。”张永胜说。为了满足这些苛刻的条件,他带领团队不断探索和创新。

“我们曾经接到一个任务,需要研发一种能够在1400多摄氏度下使用的润滑材料。这种材料不仅要耐高温,还要具备良好的力学和润滑性能,同时还能承受极高的转速。”张永胜说,要研发出在这种苛刻环境下服役的结构/功能一体化润滑材料,难度可想而知。

为了破解上述难题,张永胜带领团队深入企业,了解装备制造的实际需求。通过与企业紧密合作,他们明确了研发方向。张永胜坦言,在科研征途上,失败的次数难以计数,从材料体系选择到工艺持续优化,团队经历了无数次尝试与调整。每提高100摄氏度的耐温性能,都仿佛是在攀登一座险峻的山峰,面临着前所未有的挑战。为此团队采取逐步迭代的方式,从1000摄氏度到1100摄氏度,再到1200摄氏度,不断实验、调整。

经过多年努力,团队成功研制出一系列新型陶瓷复合润滑材料。这些材料不仅能够针对性满足高温、高压、高转速的极端工况要求,还展现出卓越的耐磨性和自修复功能。

创新引领:推动材料科学的迭代升级

科研成果从实验室走向实际应用,要跨越一道巨大的鸿沟。“要将润滑材料真正应用到航空、航天等领域,必须开发模拟实际工况的综合性能评价技术。”然而张永胜表示,实验室评价的指标体系与实际工况不匹配,导致研发周期长、成本高,成为新材料研发的一大阻碍。

面对这一困境,张永胜敏锐意识到标准的重要性。他决心以标准引领为突破口,搭建科研成果转化的桥梁。2021年,张永胜组建了专门的评价研发团队,立志开发结合实际极端工况条件的材料和部件级性能评价技术,并推动相关标准的建立。

在标准制定过程中,困难接踵而至。一方面,要建立一套全新的评价体系,没有现成的经验,需要从“零”开始探索;另一方面,标准一旦建立,将对行业产生深远影响,必然会面临来自各方的质疑和阻力。

张永胜没有退缩,他带领团队深入调研,广泛收集行业数据,并结合实际需求,反复论证标准的科学性和合理性。他们与各方进行充分沟通,耐心解释标准的重要意义和长远价值。经过不懈努力,团队成功推动了企业标准的建立,并逐步向行业标准、国家标准迈进。

通过标准引领,团队自主研发的模拟试验设备得到广泛应用,能够对润滑材料结合装备服役需求进行全面的性能评估,及时发现并解决问题。这一举措大大缩短了研发周期,降低了研发成本,为科研成果转化提供了有力保障。

在标准的引领下,团队研制的系列润滑密封材料产品与评价技术成效显著,有力支撑了航空航天等领域高端装备的迭代升级。

以火箭发动机为例,传统使用的密封材料耐磨性能有限,发动机的重复使用次数仅为一至两次。而团队研发的高抗冲击耐磨复合密封材料,通过严格的标准评价和优化,成功将发动机的重复使用次数提高至20次以上,大大提升了发动机的性能和可靠性,为长征系列火箭发动机的升级换代提供了可靠保障,也为我国载人登月等航天任务的成功实施奠定了坚实基础。

目前,已经商业化的超高温水氧环境摩擦测试设备、航空航天动密封测试系统及滚动轴承模拟测试系统,全部基于国产零部件和材料,完全自主可控。

如今,张永胜带领团队在极端环境润滑材料技术领域取得的一系列成果,不仅填补了国内在该领域的多项空白,还使我国在该领域的研究达到了国际先进水平。

《中国科学报》 (2025-06-25 第4版 综合)
 
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