雒建斌院士近影。清華大學機械工程學院供圖
雒建斌,中國科學院院士、摩擦學專家。現任清華大學機械工程學院院長,兼任國際摩擦學理事會執委,獲2013年美國摩擦學者和潤滑工程師學會國際獎。
鑽研摩擦現象數十年,中科院院士、清華大學機械工程學院院長雒建斌是名副其實的摩擦學專家。
前不久,2020年度陳嘉庚技術科學獎頒給了「摩擦中微粒作用機制及超滑機理」,項目主要完成人正是雒建斌。30多年來,雒建斌和團隊不懈攻關,研製了新型納米級潤滑膜厚度測量儀,在國際上首次提出「薄膜潤滑狀態」概念,填補了彈流潤滑與邊界潤滑之間的理論空白,還在應用基礎領域大膽探索超滑和拋光問題,為工業發展解決了一系列技術難題。
格外留心生活裡各種與摩擦有關的細小現象
「摩擦現象發生時,往往伴隨磨損。摩擦、磨損會引發能源消耗,給設備、器件、材料帶來損失。我國是製造大國,機械裝備使用壽命較短、低端高耗能裝備較多,每年因摩擦、磨損造成的浪費巨大。」雒建斌說。
如何降低摩擦係數,減少摩擦能耗?在薄膜潤滑理論研究取得突破後,雒建斌向「超滑」下手,挑戰這個困擾國際摩擦學界的科學難題。
所謂超滑,是指摩擦係數被降低到一個極小數值並無限度接近於零的摩擦狀態。「國外專家調研確認若將轎車的發動機摩擦係數降低18%,每年大約能夠節約5400億噸燃油,減少2.9億噸二氧化碳排放。」雒建斌說,超滑作為一種能將摩擦能耗與磨損率降低幾個數量級的變革性技術,將在工業發展中發揮重要作用。
但超滑到底怎麼實現?藉助何種物質實現?對潤滑材料的成分特徵有哪些要求?雒建斌和團隊苦思冥想、多次實驗,一直沒有實質進展。
有一天,團隊成員抱著好奇的心理,把酸奶加到了實驗超滑的機器上。沒想到,屏幕上的摩擦係數曲線驟然降低。大家驚訝極了,迅速分成四個小組,針對酸奶的不同成分開展研究。遺憾的是,經過嚴謹論證,酸奶實現的是「假超滑」,不足以推導出縝密的科學關聯。
儘管當時有些失望,雒建斌卻意識到,偶然現象背後往往有必然,他開始格外留心生活裡各種與摩擦有關的細小現象。出差去杭州,雒建斌喝到了一碗蓴菜湯。「用筷子根本挑不起來蓴菜,我就開始琢磨它為何這麼滑溜溜。」說到這裡,雒建斌笑起來,他說無論看到什麼都會想起「超滑」。
經過無數次實驗,他最終帶領團隊發現了多種配比的酸、醇、鹼溶液都能實現超滑,特別是磷酸超滑現象的發現,對兩種超滑新機理的提出有巨大幫助。
不必拘泥於條條框框,研究服務現實,能解決問題就是有用
「如果你認準的事情,別人都不理解怎麼辦?」
「我會堅持下去,人生值得一試。」
問及雒建斌為何做起了摩擦中的「拋光生意」,他講完來龍去脈後如是說。
有一年,雒建斌和團隊到廣東一家計算機硬碟磁頭公司參觀工藝,本意是介紹薄膜潤滑技術,他卻被公司高管提出的磁頭拋光精度難題吸引住了。這是計算機硬碟製造業面臨的難題,於是,如何把握好這個度,降低磁頭磁碟表面粗糙度,改進保護膜性能,成了雒建斌實驗室新的研究方向。
在薄膜潤滑研究過程中,實驗室人員發現,在潤滑液中加入納米金剛石顆粒後,產生了良好的微拋光作用。團隊認為,這有可能適合於硬碟磁頭表面加工。對這個發現,不少同行質疑,「難度太大」「這不是傳統摩擦學的路徑」「不務正業」……雒建斌沒有放在心上,他認為,不必拘泥於傳統的條條框框,研究服務現實,能解決問題就是有用。
頂著壓力,他率領團隊攻關數月,將清華大學的實驗室研究和企業現場的實驗結合,成功把納米金剛石顆粒引入了磁頭表面拋光液中,將磁頭表面粗糙度降低了50%,實現了硬碟存儲密度的大幅提升。同時也證明了摩擦學與電子製造學科結合是正確的,成為摩擦學國家重點實驗室一個全新的發展方向。
「不放棄」「堅持一下」等語句,經常出現在他對學生的指導中
和摩擦結緣,雒建斌有著獨特經歷。
恢復高考第二年,來自陝西農村的雒建斌考上東北大學材料系,畢業後進入西安電纜廠擔任技術員。
「電纜廠製作電纜,有一道工藝叫拉拔銅絲。夏天拉的銅絲容易氧化變色,成為廢品。我就和同事一起演算試驗,推導出計算公式,為控制銅絲氧化、降低銅絲溫度提出潤滑意見。」雒建斌說,就是從那時候起,他對摩擦學產生了濃厚的興趣。
有了好奇心,就不滿足現狀。雒建斌抱著繼續深造的夢想,在1985年到西安建築科技大學冶金系讀碩士研究生,開始系統學習摩擦學知識。
旺盛的求知慾,又一次支撐他考取了清華大學精密儀器與機械學系博士研究生,師從我國著名摩擦學專家溫詩鑄先生。在這個全國摩擦學研究最先進的搖籃裡,雒建斌再沒和「摩擦」分離過。
和人交談時,他措辭總是很溫和,用學生的話講,「雒老師從沒發過脾氣,但他講的每個字都很堅定。」「不放棄」「堅持一下」等語句,也經常出現在他對學生的指導中。
堅持不代表固執,前提是尊重科學規律和經驗判斷。有一次,關於超滑實現裡到底有沒有化學作用,團隊展開了激烈爭論。當時,團隊在相關實驗工件表面根本測不到化學殘質,一些人就想放棄。但雒建斌根據過往判斷,堅持要再試試,後來有位學生改換了測量方式,果然測出了一層磷酸分子,證明了化學作用的存在。
「同一個事情全世界很多人在做,只有方向對、手段好、成員能力強,組合在一起才能做好。」雒建斌說。(作者:劉詩瑤 沙迪)
來源:《人民日報》
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原標題:《院士說丨雒建斌:認準的事情堅持去做》
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