探索材料科學的奧秘

 

群體檔案中國科學院物理研究所亞穩材料創新研究群體：他們的理念和目標是用高壓、微重力、極低溫等手段獲得具有非平衡亞穩結構的新型材料，發現新異的材料性能、物理現象與規律，發展亞穩材料和物理的理論以進一步指導新材料的合成與應用；在開展研究的同時，他們還積極廣泛地開展國際合作，並時刻思考著未來的發展方向，致力於打造一支具有國際水平的人才隊伍。群體成員包括：汪衛華、靳常青、禹日成、白海洋、潘明祥、趙德乾、聞平。

 

一群懷揣美好理想和赤誠之心的人

2003年，以汪衛華研究員為學術帶頭人的研究團隊獲得國家自然科學基金「創新研究群體科學基金」項目的資助。該群體的所有成員，包括學術帶頭人在內，都是我國自己培養的博士。當年，他們在國內獲得博士學位後先後到德國、日本與美國等國家留學深造，學成後陸續回到中科院物理所，經過一段時間的接觸與磨合，逐漸形成具有凝聚力的科研團隊。群體七名成員中，既有研究人員，也有工程師；有人專攻材料結構，有人專攻凝聚態物理，還有人研究極端條件；其中三人曾獲國家傑出青年科學基金資助，一人入選中科院「百人計劃」。這些懷揣美好理想和赤誠之心的人，為了「攀登科學高峰」和「報效祖國」的目標和信仰走到了一起。他們在學術與科研中各有千秋，因優勢互補而相得益彰，表現出強大的學術生命力和很高的科研水準。

豐碩的成果令團隊獲得國際同行的關注

要說最令群體感到滿意的科研成果，恐怕還要屬「金屬塑料的合成」和「發現高強度銅鋯基材料的加工硬化特性」。

金屬非晶材料具有良好的導電和力學性能，但通常具有較高的玻璃轉變溫度（350℃~600℃）和較低的玻璃形成能力。中國科學院物理研究所創新研究群體與英國劍橋大學研究人員合作，研製出一種新型鈰基金屬非晶材料―――金屬塑料，它具有金屬和聚合物塑料的優點，玻璃轉變溫度（60℃~120℃）大大低於普通金屬材料，但卻具有更高的熱穩定性、很寬的過冷液相區和很強的玻璃形成能力，是目前世界上為數不多的幾個可以達到釐米尺寸的大塊非晶體系之一。相關研究論文發表在2005年5月27日的《物理評論快報》後引起了國際同行的高度關注，雜誌評審專家認為該工作是一項非常有價值的原創性發現，具有重要的應用前景。

群體還與美國、日本、新加坡的科學家幾乎同步各自獨立地發現了Cu-Zr二元塊狀非晶合金形成體系。他們發現的合金成分位於Cu-Zr二元相圖的金屬化合物成分點附近，對傳統的非晶形成理論和現有的經驗形成準則提出了挑戰！相關研究結果刊登在2005年5月英文版的《中國物理快報》上，目前已被引用超過20次。

在與德國科學家的合作研究中，他們發現，CuZrAl三元塊狀金屬玻璃的斷裂強度達2265兆帕，具有一般材料不具備的「加工硬化」效應和良好的延展性―――這是在世界上第一個具有出「加工硬化」效應的塑性非晶合金材料。

在過去兩年多的時間裡，在成員們的不懈努力和密切配合下，群體取得了豐碩的科研成果：在國際國內重要刊物上發表論文近90篇，被SCI收錄80篇，他人引用超過750次，國際會議邀請報告16次，申請了14項中國發明專利；「新型鈰基非晶結構材料―――金屬塑料」被評為2005年度中國基礎研究十大新聞；集體獲中國載人航天工程辦公室重要貢獻獎，一人獲「中國科學院參加載人航天工程突出貢獻者」榮譽稱號。

斐然成績背後的理性思考

中國科學院物理研究所創新研究群體能夠取得如此斐然的成績，自然有其值得思考和總結的地方。

1.甘受寂寞的探索者

從事基礎科學研究需要高度集中的精力和心無旁騖的思考，汪衛華等人正是抱定了「板凳須坐十年冷」、「咬定青山不放鬆」的執著信念和科學精神，甘受孤寂，不怕挫折，勇於探索，樂於奉獻。為了畢生的理想和追求，他們不畏艱辛走出國門，又在「羽翼豐滿」後回國報效；為了使手頭的研究工作不因設備的匱乏而滯後，他們硬是依託本單位一個瀕臨倒閉的小公司研製出既有特色又經濟實用的實驗設備，甚至還將它們推廣到國外；為了能夠全身心地投入到科研工作中，不被過多的社會活動和人情關系所幹擾，群體學術帶頭人及主要成員總是有選擇地參加一些重要學術會議和活動。2.做與別人不一樣的工作

目前，國際上有很多研究小組涉足亞穩材料，以汪衛華為首的群體無疑是其中最具活力和潛質的一支。談到群體的科研特色，汪衛華認為：一是成員的專業結構和研究領域全面、互補性強，有利於學科交叉和系統整合，不像國外同行那樣單一；二是在研究方向的選擇上，不跟在別人後面亦步亦趨，而是鎖定了一個不同的角度，例如國外主要研究結構材料，而群體則致力於中國特有的稀土材料；三是擁有高質量的實驗樣品，國家載人航天工程的成功開展，使他們能夠有條件做一些極端條件下（例如微重力）的材料實驗。

3.「潤物細無聲」的幫助

從1997年底回國，到2003年獲得「創新研究群體科學基金」資助，汪衛華和他的同伴們面對國際材料科學領域的「風雲變幻」，潛心研究，執著耕耘。國家自然科學基金委工程與材料科學部的靳達申、高瑞平和車成衛幾位專家及時給予他們指導性的建議和意見。「建立自己的學術風格」、「在與國際高手的合作中『借力打力』」……這些語重心長的提示仿佛「潤物細無聲」的時節好雨，使汪衛華更加明確今後團隊的發展方向和戰略部署。

目前，群體已與英國劍橋大學、美國加州理工大學和德國材料研究所等高水平研究機構建立了長期的密切合作。展望即將開展的科研項目，汪衛華等人充滿了信心。他們的奮鬥目標是：爭取用10到15年時間，擁有更多具有自主智慧財產權的新材料，有一、兩個屬於自己的理論觀點；培養的後備人才嶄露頭角，能遊刃有餘地進行學術探索和國際合作，使中國的亞穩材料研究更快地邁入世界領先行列。

群體成員正在與外國專家探討學術問題。中科院供圖