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分院人物

從“摩擦學(xué)金獎”到海洋“防護外衣”,他總走在材料科學(xué)最前沿

     沒(méi)有摩擦力,我們就抓不牢、站不穩,甚至無(wú)法生存。然而如果沒(méi)有潤滑劑,世界同樣無(wú)法正常運轉。摩擦與潤滑,這對物理學(xué)中的矛盾,在中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)蘭州化物所)固體潤滑團隊的科學(xué)家們眼中,竟是和諧統一的整體?! ?/p>

  小到工業(yè)制造中的鍍膜鋼珠,大到飛船火箭上的潤滑部件,潤滑實(shí)驗室的研究成果應用在國家建設的方方面面。積跬步,積小流,潤滑實(shí)驗室一步一個(gè)腳印,在潤滑研究領(lǐng)域走到了國際前沿,實(shí)現了至千里,成江海的遠大目標。潤滑實(shí)驗室的研究成果凝聚著(zhù)一代代科學(xué)家的心血,其中有一個(gè)人不得不提,他就是中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗室的創(chuàng )建者薛群基院士。

  蘭州,是這個(gè)農村少年的人生轉折坐標

  1942年,薛群基生于山東沂南山區一個(gè)小村莊,就是這個(gè)在地圖上不仔細尋找都無(wú)法發(fā)現的地方,竟成長(cháng)出了中國材料化學(xué)與摩擦化學(xué)領(lǐng)域的主要學(xué)術(shù)帶頭人。薛群基取得的成績(jì),除了科技強國的時(shí)代背景助力之外,最重要的原因要歸結到個(gè)人的努力和專(zhuān)注。

  1960考入山東大學(xué)后,薛群基選擇了化學(xué)專(zhuān)業(yè),主修表面、界面和膠體化學(xué),天資聰慧的薛群基總能在兩百多人的化學(xué)系名列前茅。學(xué)有余力的他經(jīng)常泡在圖書(shū)館,廣泛涉獵,大學(xué)期間他看了許多專(zhuān)業(yè)以外的書(shū)籍,以至于圖書(shū)館的大爺以為他是中文系的學(xué)生。這種廣泛閱讀,培養了他從現實(shí)生活出發(fā)觀(guān)察思考的習慣;造就了他廣博的知識和開(kāi)闊的眼界;也形成了他交匯融通的研學(xué)思路。

  五年后,22歲的薛群基以?xún)?yōu)異的成績(jì)從山東大學(xué)畢業(yè)。經(jīng)過(guò)一番思考,他決定了自己的人生方向,要繼續學(xué)業(yè)。薛群基想學(xué)習物理化學(xué)專(zhuān)業(yè)——“研究生選擇自己喜歡的專(zhuān)業(yè),老師在哪里學(xué)生就去哪里?!碑敃r(shí),蘭州化物所是國內物理化學(xué)領(lǐng)域最有實(shí)力的研究單位之一,他想到蘭州繼續學(xué)習,可家里人不知道蘭州在哪里,不同意薛群基的選擇。后來(lái),父親一錘定音:“忠孝不能兩全,你就去蘭州吧?!本瓦@樣,薛群基到了蘭州,那一天是1965年9月12日。

  “也沒(méi)想到蘭州是這樣子,不知道蘭州那么困難。我從濟南火車(chē)站坐上火車(chē),兩天兩夜,一下火車(chē),幾根歪歪斜斜的棍子撐起油毛氈,這就是站臺,當時(shí)有點(diǎn)傻眼,有點(diǎn)失落?!毖θ夯貞浱m州火車(chē)站與濟南“非常漂亮的”火車(chē)站形成了鮮明的對比,一時(shí)間他竟無(wú)所適從。在后來(lái)多次的采訪(fǎng)與回憶中,他始終清楚記得這一天,或許當時(shí)的薛群基已經(jīng)預感到,這一天會(huì )是他人生中的一個(gè)重要轉折坐標。

  但對知識的渴望與對未來(lái)的向往,讓他很快便拋卻失落,心無(wú)旁騖地投入學(xué)習。

  到了蘭州以后,薛群基投師我國著(zhù)名潤滑材料專(zhuān)家、中國潤滑學(xué)科開(kāi)拓者陳紹澧先生門(mén)下。然而,后來(lái)的動(dòng)蕩歲月,讓薛群基失去了尊敬的導師,面臨著(zhù)學(xué)業(yè)荒廢的可能。他盡量使自己適應環(huán)境,努力在事業(yè)上潛心盡力,抓緊一切機會(huì )進(jìn)行學(xué)習與實(shí)踐。艱難的歲月中,他逐漸熟悉了蘭州,熟悉了西北,熟悉了他將要一生從事的固體潤滑研究領(lǐng)域。

  1967年碩士畢業(yè)后,薛群基選擇留在蘭州化物所工作,從事特種潤滑材料和摩擦化學(xué)的研究。之后的20年里,他默默無(wú)聞地在基礎研究工作中積累著(zhù)經(jīng)驗。這一時(shí)期由于歷史原因,本已發(fā)展勢頭很好的西北科技事業(yè),受到了前所未有的沖擊和破壞。潤滑實(shí)驗室的隸屬關(guān)系發(fā)生數次變動(dòng),即使在這種嚴酷環(huán)境中,薛群基也絲毫沒(méi)有放松自己的研究,他積累了大量的研究數據和科研經(jīng)驗。

  1978年十一屆三中全會(huì )以后,共和國的科學(xué)發(fā)展迎來(lái)了真正意義上的“春天”,經(jīng)歷了撥亂反正,科研工作重新走上健康發(fā)展軌道,進(jìn)入了改革探索的時(shí)期。潤滑實(shí)驗室也在這一時(shí)期,逐漸從十年動(dòng)亂中恢復科研。上世紀80年代初,薛群基作為訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者赴美國密歇根大學(xué)進(jìn)修。

  1982年,作為我國第一批在美國學(xué)習的訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者,薛群基連續收到時(shí)任蘭州化物所所長(cháng)申松昌先生的3封電報——“有重要任務(wù),速速回國?!泵鎸ψ鎳賳?,沒(méi)有猶豫,甚至沒(méi)有惋惜幾個(gè)月后就要拿到的博士學(xué)位,薛群基即刻啟程返回蘭州。

  也是這一年,在大洋彼岸的美國,里根成為了美國總統,并提出了“星球大戰計劃”,薛群基和實(shí)驗室同事注意到航空、航天和戰略武器的重要性,應用目標應該主要集中在空間和國家安全的應用上,全球范圍內面臨著(zhù)新的技術(shù)革命的挑戰。他深知開(kāi)展摩擦磨損的研究,不僅為國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供支撐,同時(shí)也關(guān)系到節約能源、節省材料、提高經(jīng)濟效益和社會(huì )效益等重大問(wèn)題,對于國民經(jīng)濟建設具有特殊意義,摩擦磨損的研究領(lǐng)域里,有巨大的潛力可挖?;貒?,薛群基接受的第一個(gè)重要任務(wù)是中國科學(xué)院重點(diǎn)項目——新型潤滑油添加劑?!爱敃r(shí)我國正處于部署制造業(yè)大國階段,要解決重載高速裝備在高溫高負荷下的潤滑難題?!?/p>

  同年,在黨鴻辛先生的支持下,薛群基和歐陽(yáng)錦林、徐錦芬、張緒壽等專(zhuān)家一起,確立了潤滑學(xué)科以材料表面摩擦化學(xué)為基礎、以高技術(shù)應用為出口的學(xué)科定位。

  后來(lái),薛群基的學(xué)生張俊彥撰文回憶——“老師敏銳地洞察并指出摩擦學(xué)和固體潤滑研究的趨勢是由傳統的宏觀(guān)力學(xué)、機械、材料研究發(fā)展到以摩擦化學(xué)和物理為代表的材料表面界面的微觀(guān)研究,并迅速地將實(shí)驗室的研究方向調整到固體潤滑材料微觀(guān)結構與表面界面特性和摩擦磨損性能相關(guān)性規律的研究,以國家重大戰略需求為導向,部署特種潤滑材料的應用研究?!?/p>

  科研目標上的戰略調整,為未來(lái)中國在該研究領(lǐng)域的發(fā)展指明了方向。接下來(lái),薛群基開(kāi)始為摩擦學(xué)學(xué)科尋求更長(cháng)遠的發(fā)展,要申請重點(diǎn)實(shí)驗室!因此自1985年開(kāi)始,薛群基提出并編寫(xiě)了成立中國科學(xué)院固體潤滑開(kāi)放研究實(shí)驗室的申請書(shū)送往北京。

  1987年8月13日,注定是中國摩擦學(xué)史上的一個(gè)重要時(shí)間點(diǎn)。

  經(jīng)中科院批準,“固體潤滑開(kāi)放實(shí)驗室”在蘭州正式成立,致力于解決我國航天、航空等國家高技術(shù)領(lǐng)域的一系列關(guān)鍵潤滑材料與技術(shù)問(wèn)題。

  實(shí)驗室初建時(shí)期,是真正的白手起家,從零開(kāi)始?!皠偦I建的時(shí)候,實(shí)驗室只有12個(gè)人,申請到了7間房子,每間房子的面積只有19到20平方米。加上各種顯微鏡,我們一共有50臺設備?!毖θ夯貞浧饘?shí)驗室起步的那些日子時(shí)說(shuō)。當時(shí),中科院每年撥發(fā)的科研經(jīng)費只有30萬(wàn)元,且地方財政無(wú)力支持科研,經(jīng)費不足成了科研進(jìn)展的攔路虎。

  生活條件艱苦,沒(méi)有任何娛樂(lè )活動(dòng),物質(zhì)資源的匱乏絲毫沒(méi)有影響實(shí)驗室成員的科研熱情。薛群基戲稱(chēng):“雖然物質(zhì)條件差了些,但也少了很多外界的干擾,這是在蘭州搞科研的好處之一,可以讓研究人員專(zhuān)注于自己的工作?!薄?/p>

  篳路藍縷,玉汝于成。在艱苦的環(huán)境中,固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗室深耕在摩擦與潤滑領(lǐng)域,一步一步走到了世界前沿?!翱蒲芯拖翊皯?hù)紙,一捅就破。不過(guò),這可要花很多氣力才行?!睆男【褪且粋€(gè)好學(xué)生的薛群基,對科研感悟很深。他在總結自己的經(jīng)驗和教訓時(shí)認為科研要敢于標新立異,要有新想法,要多問(wèn)“為什么”,不僅要得到實(shí)驗數據,還要問(wèn)為什么會(huì )得出這樣的數據,最后還要能耐得住寂寞,踏踏實(shí)實(shí)搞科研,只有具備這些素質(zhì),才能做出成績(jì)。薛群基是這樣說(shuō)的,也是這樣做的。面對這般言傳身教,他的學(xué)生張俊彥感慨:“多次在國際學(xué)術(shù)會(huì )議上應邀作報告時(shí)我都會(huì )說(shuō),我的研究工作啟迪于先生,受澤于先生。作為先生的學(xué)生,唯有努力,方能無(wú)愧?!?section>

  摩擦學(xué)研究如何服務(wù)國家需求?

  摩擦學(xué)是研究相互接觸、相對運動(dòng)表面的科學(xué)技術(shù),通常表達為摩擦、磨損和潤滑。自1967年至今的50多年中,薛群基一直從事的是特種潤滑材料和摩擦化學(xué)的研究,實(shí)際上這些研究十分貼近我們的日常生活,影響著(zhù)我們的健康、環(huán)境保護、能源節約、材料節約等其它領(lǐng)域。

  1997年,薛群基當選中國工程院院士。

  作為我國材料化學(xué)和特種潤滑材料領(lǐng)域主要學(xué)術(shù)帶頭人之一,薛群基創(chuàng )建并領(lǐng)導的固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗室,在聚合物摩擦學(xué)、陶瓷摩擦與潤滑、納米材料和摩擦學(xué)、添加劑摩擦化學(xué)和新型潤滑材料的設計與制備等方面,有著(zhù)國際領(lǐng)先的學(xué)術(shù)水平。薛群基在國際上首次提出了TZP陶瓷的相變磨損模型,并率先采用納米技術(shù)制備了自潤滑陶瓷材料;首次將有機超薄膜用于解決空間器件的潤滑問(wèn)題;制備并研究了有機基團修飾的納米微粒作為潤滑添加劑,證明這類(lèi)材料從室溫到高溫具有連續潤滑作用,提出了納米微粒對磨損表面的自修復機制及“分子軸承模型”;研制發(fā)展了20多種航天、航空等高技術(shù)工業(yè)用潤滑材料,包括空間潤滑材料、超低溫潤滑材料、海洋環(huán)境用潤滑與防污降噪涂層、節能型潤滑添加劑和含稀土潤滑材料以及新型類(lèi)金剛石碳基固體潤滑材料,使我國在該領(lǐng)域的研究和應用躋身國際先進(jìn)行列。

  在50多年的科研工作中,取得了巨大的成功,他參與或主持了30余項國家重點(diǎn)課題,獲國家及省部級獎勵25項,發(fā)表研究論文500余篇,出版專(zhuān)著(zhù)3部,授權國家發(fā)明專(zhuān)利60多件。

  薛群基經(jīng)常用這樣一句話(huà)提醒自己,“作為科技工作者,既要記住對科學(xué)前進(jìn)的責任,也要記住對祖國的責任?!彼沁@樣說(shuō)的,也是這樣做的。     

  2012年2月27日,薛群基院士迎來(lái)了人生中又一個(gè)沉甸甸的“首次”。

  北京英國駐華大使館內高朋滿(mǎn)座,英國駐華大使塞巴斯蒂安·伍德勛爵代表國際摩擦學(xué)理事會(huì )將2011年度國際摩擦學(xué)領(lǐng)域最高獎“摩擦學(xué)金獎”授予了薛群基。這是該獎自1972年設立以來(lái),首次授予中國科學(xué)家。英國機械工程協(xié)會(huì )在頒獎詞中對薛群基院士在世界摩擦學(xué)領(lǐng)域所做出的杰出成就給予了高度評價(jià):

  “薛群基院士是40年來(lái)世界上最杰出和最具影響力的摩擦學(xué)家之一。他創(chuàng )建并領(lǐng)導了中國固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗室,這個(gè)實(shí)驗室現已成長(cháng)為國際最大和最出色的摩擦學(xué)研究團隊之一,在摩擦化學(xué)基礎研究和為中國的經(jīng)濟建設,特別是在降低成本、能源消耗、摩擦和磨損、提高工業(yè)設備的可靠性以及在空間領(lǐng)域應用的出色研究等方面做出了突出貢獻?!?/p>

  薛群基多年來(lái)潛心深耕的特種潤滑材料及材料化學(xué)研究領(lǐng)域,先后研制成功了數十種具有顯著(zhù)經(jīng)濟效益的新型潤滑材料。近年來(lái),實(shí)驗室年度申報中國發(fā)明專(zhuān)利50件以上,近5年來(lái)專(zhuān)利技術(shù)在相關(guān)企業(yè)實(shí)施轉化創(chuàng )造的產(chǎn)值超過(guò)了40億元。

  薛群基說(shuō):“摩擦學(xué)科學(xué)和技術(shù)的未來(lái)是十分光明的,很難想象一個(gè)沒(méi)有摩擦學(xué)研究、教育和應用的世界是什么樣子。國際摩擦學(xué)研究的成功將使我們這個(gè)星球變得更加綠色,更加可持續和諧發(fā)展。我相信,我們可以實(shí)現這個(gè)目標?!?section>

  從仰望星空到涉足深海

  在潛心研究技術(shù)的同時(shí),薛群基還有一個(gè)信念,就是要讓科技傳承下去。因此他十分重視摩擦學(xué)創(chuàng )新團隊的建設和青年科技人才的培養,不遺余力地獎掖后進(jìn),鼓勵青年科學(xué)家做出創(chuàng )新性研究?!疤m州化物所,一開(kāi)始這個(gè)領(lǐng)域只有我一個(gè)博士生導師。漸漸地我的學(xué)生多了起來(lái),到現在大概有80位博士在我這里畢業(yè)?!毖θ夯啻卧诓稍L(fǎng)中提到為祖國培養了這么多學(xué)生,這個(gè)成果比拿任何獎都重要,是他至高無(wú)上的榮譽(yù)。

  留住人才,齊心協(xié)力搞科研,這是薛群基最根本的信念。

  提起西部的人才問(wèn)題,他說(shuō)不光是“孔雀東南飛”,連“麻雀”也東南飛。為了留住人才,上世紀九十年代末,時(shí)任蘭州化物所所長(cháng)的薛群基向中科院申請修建了一批房子,徹底解決了研究人員的住房問(wèn)題,他說(shuō)只有在滿(mǎn)足了基本的住房問(wèn)題后,科研人員才會(huì )扎下根來(lái)專(zhuān)心學(xué)術(shù)。2002年,他把自己獲得的“何梁何利”獎金20萬(wàn)元港幣全部捐出,設立“蘭化所青年創(chuàng )新獎勵基金”,薛群基不參加評選,也不以自己名字命名基金,至今獎金額度和匹配經(jīng)費已超過(guò)50萬(wàn)元。

  薛群基的這種激勵制度,對人才培養和穩定起到了推動(dòng)作用。他的眾多學(xué)生中,有后來(lái)成為中國科學(xué)院院士、發(fā)展中國家科學(xué)院院士、蘭州化物所所長(cháng)、固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任的劉維民,1998年在國內個(gè)人發(fā)表論文數排名全國第三的田軍博士,國家杰出青年基金獲得者、蘭州化物所所長(cháng)、黨委書(shū)記王齊華,副所長(cháng)張俊彥研究員,以及承擔多項重要課題并獲得國家自然科學(xué)或技術(shù)發(fā)明獎的張招柱、胡麗天、翁立軍、孫嘉奕、王立平、閻興斌等研究員。

  薛群基說(shuō),材料科學(xué)很難靠個(gè)人取得成果,團隊精神很重要。一個(gè)好的團隊必須有一批優(yōu)秀的人才。因此,“老驥”雖然在科研上“跑得很快”,但是目光更多地放在培養“弟子們”身上。曾有記者問(wèn)薛群基如何評價(jià)自己的團隊,他欣慰地說(shuō)道:“在國家社會(huì )發(fā)展和科技進(jìn)步中,我們這個(gè)團隊還是做了一定的貢獻”?!皩τ谀贻p人,我覺(jué)得老一代和中年一代的科學(xué)家和教授,應該支持他們、培養他們、幫助他們,盡快讓30多歲的年輕人脫穎而出?!?/p>

  老驥伏櫪,志在千里。

  在摩擦與潤滑的世界里,薛群基院士鉆研的腳步一刻也不曾停歇。2011年起,薛群基院士到中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所做兼職研究員,帶領(lǐng)團隊在海洋材料、防腐耐磨及功能薄膜與涂層、防污減阻材料等方面開(kāi)展科研工作。在熱帶海洋環(huán)境中的基礎設施建設和開(kāi)發(fā),面臨著(zhù)嚴峻的腐蝕危機,使我國重大工程和裝備的可持續發(fā)展受到極大的影響。

  “尤其是在南海區域高溫高熱、高鹽分、高濕度,對海域工程設備腐蝕非常明顯,一般不進(jìn)行腐蝕防護的鋼材在南海島礁大概只有六七個(gè)月的壽命?!毖θ夯缭缱隽司_的數據統計。由寧波材料研究所海洋實(shí)驗室研制生產(chǎn)的石墨烯改性重防腐涂料,比傳統鍍鋅涂層防護壽命可以提高3倍。薛群基院士表示,石墨烯的二維六方結構使其具有優(yōu)越的物理阻隔性,甚至連惰性氣體氦原子也無(wú)法穿過(guò),因而穿上石墨烯“防腐外衣”的“世界最高輸電鐵塔”,其關(guān)鍵技術(shù)指標耐鹽霧壽命將超過(guò)6000小時(shí)。目前該成果已通過(guò)中國腐蝕與防護學(xué)會(huì )鑒定,處于國際領(lǐng)先水平。

  從仰望星空到涉足深海,從潤滑材料到海洋防護材料,這個(gè)跨度不可謂不大。

  “從空間應用材料到海洋應用材料,這是一個(gè)很大的跨度,一方面是國家需求,另一方面我覺(jué)得這么多年國家對我的培養以及工作中的鍛煉,我應該有責任也有能力去開(kāi)拓一個(gè)新的研究領(lǐng)域?!?/p>

  如今,已逾古稀之年的薛群基院士仍在不斷擴展自己的研究領(lǐng)域。與1982年6月的電召回國類(lèi)似,面對國家

  需求,薛群基院士再次義無(wú)反顧地做出了選擇,他的研究領(lǐng)域從空間拓展到海洋,目前正帶領(lǐng)團隊在“先進(jìn)薄膜和涂層材料”及“海洋材料與防護技術(shù)”等方面協(xié)力攻關(guān)。

  從“摩擦學(xué)金獎”到海洋“防護外衣”,薛群基院士及其團隊總是行走在材料科學(xué)的最前沿。但在他看來(lái),團隊扎實(shí)的基礎研究以及與產(chǎn)業(yè)緊密合作才是最讓他欣慰的事情。

  2012年,薛群基院士70大壽時(shí),他的同事、朋友、學(xué)生通過(guò)《五律·賀薛群基院士七十華誕》中表達了對這位中國摩擦學(xué)泰斗的真誠祝福:

  卓然鄒魯士,談笑鳳麟詞。

  睿智驪珠探,恒心歲月持。

  摘金群杰并,報國寸丹期。

  七秩身猶健,天宮繞夢(mèng)思。

  滿(mǎn)腔熱情成就半世執著(zhù),古稀之歲不移求索之心。

  50多年來(lái),薛群基院士一直致力于科研成果和國家需求的結合,用半個(gè)世紀的探索和堅持完成著(zhù)一個(gè)科學(xué)家對祖國的承諾。恒心歲月持,潤物細無(wú)聲。

  古稀之歲的薛群基,眼神還閃爍著(zhù)青春的明與光。

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