世界能源的1/3最終消耗在哪裡?答案是消耗在摩擦上。除此之外,全球一半以上的機械零件失效由磨損引起;摩擦和磨損造成的損失相當於全球GDP的2%左右……"對抗"摩擦,潤滑是重要一途。而在航天航空領域,固體潤滑技術更是直接關係重大工程的成敗。目前,在這一國際前沿領域,中國已佔據一席之地。而這一成就的取得離不開"摩擦學最高成就獎"獲得者、國內該領域的主要學術帶頭人之一、中國科學院院士、山東師範大學化學系80級校友劉維民。
劉維民,1962年出生於山東萊西。2013年當選中科院院士,2015年入選亞太材料科學院(APAM-Asian Pacific Academy of Materials)院士,2016年被選為發展中國家科學院(TWAS)院士。主要從事航天航空潤滑、材料磨損及合成潤滑材料研究。多年來,他帶領團隊取得一個又一個重大科研成果,為國家科技事業發展作出了重要貢獻。先後獲國家自然科學二等獎2項(第一和第五獲獎人)、國家技術發明二等獎2項(第一和第五獲獎人);獲省部級自然科學、技術發明或科技進步一等獎9項(4項為第一獲獎人)。2004年獲得第八屆中國青年科技獎,2008年獲得全國五一勞動獎章,2010年獲得全國優秀科技工作者稱號,2016年獲得何梁何利科學與技術進步獎。2017年,獲得"摩擦學最高成就獎";2019年,獲中國機械工程學會科技成就獎。
1984年,劉維民剛從山東師範大學化學系畢業,就收到了中科院蘭州化物所黨鴻辛先生的一封電報,希望他到所裡讀研究生。對很多人來說,能給黨鴻辛先生當學生,是夢寐以求的事。劉維民深思熟慮後,決定報考黨鴻辛先生的研究生。"可以說,是黨鴻辛院士的一句話改變了我一生的命運。"劉維民說。博士期間,劉維民進行硼類化合物作為潤滑添加劑的研究,這是他人生道路上最重要的一塊基石。此後數十年,他與他所帶領的科研團隊密切合作,在航天、航空、裝備製造等高技術工業用潤滑材料領域取得了多項重要成果。
2004年,由他參與完成的"航空用特種潤滑和密封材料技術",獲得了國家技術發明獎二等獎;2006年,由他主持完成的"先進潤滑材料製備與性能",獲得了國家自然科學獎二等獎。此外,他還作為第一獲獎人獲得了4項甘肅省科技進步或技術發明獎一等獎。
從事科研這些年,有些工作讓劉維民永生難忘,同時也令他更加深刻地領會到從事科研工作的重要意義。劉維民回憶,2003年6月,我國氣象衛星"風雲二號"出現故障,問題就出在潤滑油上。那時相關科研機構向蘭州化物所尋求幫助,可當時蘭州化物所已經有10年不生產航天潤滑油了,研究所的大部分科研精力都轉向固體潤滑領域。任務緊迫,劉維民等人把已經退休的老先生們請回來,還原此前的合成技術並傳授給年輕人。緊接著,他又和團隊成員討論設計思路,研究潤滑劑分子結構,最終對分子結構進行了改良,提高了性能,使潤滑油的抗磨損性能提高了至少5倍。"航天潤滑劑的研發通常至少需要10年,而我們團隊僅用了3年多,就成功研發出新的潤滑劑,順利完成了任務。"至今說起,劉維民仍是一臉自豪。
也就是從那時開始,劉維民帶領團隊將研究方向鎖定為空間潤滑。此後,團隊陸續製備出4大類10多種空間潤滑材料,為我國航天事業建立了比較完整的潤滑材料體系。同時還研製發展了多種高承載、耐高溫、高可靠性滑動軸承用固體潤滑纖維織物材料及其黏結技術,解決了多個世界性技術難題,使中國在固體潤滑這一國際前沿領域中佔據了一席之地。
"國家需要什麼,我們就做什麼"。多年來,在中科院蘭州化物所固體潤滑國家重點實驗室,劉維民和同事們始終堅持著這條信念,為我國潤滑學科的發展作出了貢獻,在國內固體潤滑領域發揮了骨幹和引領作用。團隊不但成功研發出系列固體潤滑材料,還在固體潤滑材料中使用了稀土元素,開創了國際先例。
2005年,劉維民和團隊負責承擔了"神舟七號飛船應用系統固體潤滑材料空間環境試驗"項目。為了保證試驗取得成功,在接下來的3年裡,劉維民和同事們幾乎放棄了所有節假日,夜以繼日地刻苦攻關。終於在2008年9月25日至27日,在神舟七號飛船艙外成功進行了潤滑材料的空間環境試驗。這是我國首次由航天員在飛船艙外開展的空間材料試驗項目,這一項目的成功實施成為我國空間材料研究,特別是潤滑材料研究領域的一個新的裡程碑,標誌著我國空間潤滑材料研究邁上了新的臺階。航天員翟志剛出艙那天,劉維民守在中央電視臺的直播間裡。"看到他很順利,沒有出錯,我心裡一下就踏實了。"
自那以後的半年多時間裡,劉維民團隊對經過空間環境試驗的數十片樣品的形貌與結構、機械力學性能、摩擦學性能、化學成分等進行了系統分析,獲得了一批原子氧、紫外光等對固體潤滑材料性能及化學變化的科學數據,為發展新型潤滑材料奠定了重要的科學和技術基礎。多年來,他和團隊研製出的具有特殊功能的潤滑油、潤滑脂和固體潤滑材料,先後應用於"天宮"、"墨子號"量子通信衛星、大飛機等項目,保障了其可靠性和長壽命運行。劉維民憑藉對科學的不懈探索與執著,和團隊一起用實際行動踐行了新時代科學家的責任和擔當,長期致力於科研創新,在中華大地上譜寫了一曲建設創新型國家的時代強音。
成績屬於過去,未來還需努力。在劉維民看來,基礎研究是戰略科技力量的重要儲備,必須得到強化。他說:"我所理解的戰略科技力量就是國家需要我們時,我們不僅要能做得出來,還要用得上、用得好,這就要求我們不僅要加強基礎研究和原創性研究,還要關注科技成果的實用性和產業化問題。"劉維民說,"我們正處在科技創新最好的時代,唯有身懷愛國情懷、不懈努力奮鬥,才不負時代使命。"
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本文素材來自於山東師範大學官網、官微,中國科學院官網,中國科學院蘭州化學物理研究所官網,西北工業大學凝固技術國家重點實驗室官網