被日本軍機追趕，82歲女院士誓啃下國產發動機研發，這是真女神

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圖片：受訪人提供、圖蟲創意

她被譽為「中國陶瓷基複合材料開創者」。

她死磕高溫合金葉片變形難題，成功製備出我國第一個無餘量葉片，44歲獲國家科技進步一等獎；

她紮根航空航天高溫材料技術及其應用研究，57歲當選為中國工程院院士；

她主持「耐高溫長壽命抗氧化陶瓷基複合材料應用技術」項目，66歲斬獲「國家技術發明一等獎」，打破該獎項連續6年空缺。

整整五十九載的時光裡，她將中國航空夢視為己任，秉承初心嚴於律己，在航空航天材料領域合著專著2部，授權國家發明專利50餘項，發表SCI和EI收錄論文400餘篇，因此被人們尊稱為「巾幗女院士」。

潛心科研時，她是雷厲風行的女院士。但走出實驗室，暫時卸下「學術帶頭人」的重擔，張立同與人交談時眉宇間儘是溫柔。

面對《大國之材》的採訪，如今已82歲高齡的張立同院士總笑著說自己是「幸運」的，每每在科學研究中遇到難題，總會迎來意想不到的轉機。提及解決高溫合金葉片變形問題、攻克陶瓷基複合材料的製備技術等往事，她的目光熱切而又充滿希望。

01

譜寫發動機葉片華章

辛亥革命時期，在民族存亡的緊要關頭，孫中山發出「振興中華」的口號，確立「世界大同」、「中國大同」的社會理想。

張立同1938年生於重慶，極度崇拜孫中山的父親，為她取名「立同」，寓意「立志大同」。

出生於動蕩的年代，日本飛機轟炸聲時常在年幼的張立同耳邊呼嘯，「跑警報」是生活常態。她便追問父親：「中國為什麼沒有飛機？」父親無奈地回答：「中國還造不出飛機！」這在她幼小的心靈埋下「勵志學航空」的種子。

即便生活艱苦，但身為律師的父親，卻常常幫助窮苦百姓打官司，從小就教導張立同為人要正直。「愛國、正直」，她將父親的教導銘記在心，一晃就是82年。

1945年抗戰勝利，張立同跟隨父母回到北京，彼時已經7歲的她才正式開始上學。1956年她考入北京航空學院，兒時「造飛機」的夢想又開始萌芽。

1958年由於全國專業調整支援西部，北航的兩個專業師生被調到西北工業大學熱加工系（即如今的材料科學與工程學院），張立同畢業後被留校任教，從此紮根西安。

上世紀七十年代初，張立同帶學生到430廠、410等廠實習，她得知熔模精密鑄造的鎳基高溫合金葉片普遍存在變形問題，致使葉片報廢率高達50%。

當時一片葉片的價格相當於她四個月的工資！而葉片所用金屬鎳是我國用「60噸掐頭去尾對蝦換一噸鎳」從蘇聯換來的！她心疼不已，責任感和使命感驅使她到430廠攻關克難，不降低葉片的報廢率誓不罷休！

航空發動機是飛機的心臟，而葉片是航空發動機的核心構件，被稱為「心臟中的心臟」。製備難度和質量控制難度都很大。

當張立同懷著滿腔熱情來到熔模鑄造葉片車間，技術人員和工人都對她說：「葉片變形沒有規律可循。」可她認為，凡事必有規律，攻克葉片變形難題必須先掌握葉片變形規律。

她與工人一起勞動，工人們漸漸對這個喜歡與難題「較真」的小丫頭刮目相看，車間最終同意成立攻關組，由張立同牽頭解決葉片變形難題。

通過日夜跟班勞動和查閱相關資料，張立同心生疑惑：熔點高達2050℃的電熔剛玉(Al2O3)陶瓷型殼材料用矽酸乙酯作粘結劑（即SiO2）製備的電熔剛玉陶瓷型殼，為什麼會在1050℃就開始軟化變形呢？

她對「電熔剛玉粉料」和「電熔剛玉陶瓷型殼」做化學分析後發現，電熔剛玉中存在0.5% 氧化鈉，矽酸乙酯粘結劑高溫分解成SiO2, 從而形成一定量低熔點鈉長石，致使電熔剛玉型殼在1050℃就開始軟化變形，導致高溫合金葉片變形且增厚。

揪出「罪魁禍首」後，下一步就是尋找替代材料。

張立同從陶瓷相圖中發現，莫來石是一種高溫性能好且膨脹係數低的陶瓷材料，而陝西銅川上店高嶺土就是以莫來石為主的優質高嶺土。

於是，她與同事們嘗試用價廉的上店高嶺土取代電熔剛玉後，終於有效解決了「高溫合金葉片的變形」的問題！「上店高嶺土」後來被英國羅羅公司稱為「高級莫洛卡特」。

1976年，她成功製備出我國第一個無餘量葉片！正當大家分享成功的喜悅時，張立同又根據國家對「無餘量高溫合金定向凝固葉片」的需求，做出具有優良高溫抗蠕變性的「莫來石結合電熔剛玉」陶瓷型殼材料，成功解決了定向凝固葉片用高溫陶瓷型殼材料的問題！

張立同總是如此，國家需要就衝在最前面，眾人歡呼時則深藏功與名再次投身科研。跟隨她30年的學生成來飛教授認為她是「純粹的科學家」。

02

斬獲國家技術發明一等獎

在尋求真理的長河中，唯有勤奮地學習，創造性地學習，不斷地學習，才能越重山跨峻岭。

1989年，懷著報效祖國航天航空的憧憬，張立同踏上了異國他鄉的研究徵程，奔赴研究「未來國際大型空間站用陶瓷基複合材料」，從此進入陶瓷基複合材料領域。

據悉，陶瓷基複合材料是以陶瓷為基體與連續陶瓷纖維複合而成，具有類金屬斷裂行為、對裂紋不敏感、不會發生災難性損毀的具有耐高溫、高比強和高比剛等優良性能。在航空航天等國防領域具有廣闊的應用前景，是先進材料領域的前沿性材料之一。

當金屬材料的高溫性能不能滿足性能要求時，陶瓷基複合材料是接替高溫合金的理想材料，可用作高溫發動機熱端構件的結構材料、太空飛行器防熱結構材料等。

張立同回到西工大就立即組織團隊，申請發展航空發動機用「連續纖維增強碳化矽陶瓷基複合材料」。本以為能迅速搶佔時機，可當時有關管理部門對這種新材料還缺乏了解，因此未能獲得支持。

正當他們為經費發愁時，一位廣東老闆來西工大請求他們研製一種「陶瓷滾槓」產品，研究經費20萬元。最後，團隊不僅按時完成「陶瓷滾槓」任務，還用該經費研製一臺製備陶瓷基複合材料的小爐子，並製備出「連續纖維增強碳化矽陶瓷基複合材料」小試樣。

直到1995年我國要發展「高推重比航空發動機」，「連續纖維增強碳化矽陶瓷基複合材料」才獲準立項，要求在五年內不僅要突破關鍵技術，還要通過相關模擬環境考核。

這意味著團隊不僅要從零開始探索構件的製備技術及其設備，還要通過相關應用考核。

5年，從研究材料到實現應用考核談何容易？但輕言放棄不是張立同的風格。1992年冬天，為了調試熱壓爐，她帶著成來飛等學生在實驗室度過了最寒冷的春節，最終他們用這臺小設備上把纖維增強陶瓷基材料試樣做出來了。對團隊而言，這是最好的春節禮物！

為適應構件製備需求，必須研究適於做產品的大爐子。1998年項目中期檢查時，團隊決定用放大的爐子製備一個陶瓷基複合材料大試件！結果，打開爐子一看，什麼都沒做出來，凝聚團隊心血的新材料在第一次驗收時以「失敗」告終。

絕不「善罷甘休」的團隊決定深入探究「問題出在哪？」，原來大設備的加熱系統為感應加熱，而該製備工藝只能用電阻加熱。

可見，新材料研發的魅力不僅在科學原理，還必須研究與所研究材料相適應的工程技術，才能更上一層樓。

張立同團隊先後做了4代設備試驗了400餘爐次，用了整整3年時間。1998年底團隊終於製備出第一批性能合格的試樣，拿出了「摔不爛」的陶瓷基複合材料。

這項新材料在2004年獲得國家技術發明一等獎，打破該獎項連續6年的空缺，在國外引起巨大反響，國際專家評價：「中國的發展速度太快了，在這個領域已經不能沒有中國了！」

03

產學研結合打通全產業鏈

「材料是做出來的，唯有腳踏實地去做才能步步向前。」

根據GE公司的預測，到2023年航空發動機市場對陶瓷基複合材料的需求將遞增10倍，目前國內外不少科研者正將陶瓷基複合材料推向民用市場。

從結構來看，連續碳化矽纖維增強碳化矽陶瓷基複合材料主要由碳化矽纖維、界面層和碳化矽陶瓷基體組成。「纖維相當於骨頭，基體相當於肌肉，界面相當於筋，碳化矽基體相當於肌肉。」張立同向《大國之材》介紹道。

碳化矽纖維具有優異的力學性能、抗氧化性能、高溫穩定性以及與陶瓷基體間的優良物理化學相容性，是目前最適用於航空發動機等領域陶瓷基複合材料的優質增強體材料。

「我這個人命好，要什麼就來什麼。」正當她為纖維原料發愁時，幸運之神再次如期而至。

2002年，張立同參加自然科學基金的項目評審，一眼就看到了廈門大學陳立富教授申請的碳化矽纖維項目未獲批准。她決定去拜訪這位教授。

看到陳立富利用廢棄小樓裡的實驗室，用一臺極其簡陋的設備研究碳化矽纖維時，張立同被他的執著打動了，決定協助他發展碳化矽纖維。2003年，張立同作為雙聘院士組建廈門大學特種先進材料實驗室，專門從事陶瓷纖維研究。

2013年纖維團隊終於突破工程化製備技術擬向產業轉化時，難題又出現了：「很多國有企業都不敢投資，好不容易有一家答應投資，可要籤合同時又不幹了！」當張立同和陳立富在辦公室正束手無策時，事情又迎來轉機。

時任火炬電子董事長的蔡明通前來詢問：「張老師，我想往新材料領域發展，您看研究什麼？」張立同脫口而出：「做陶瓷纖維呀！」

或許是出於對張立同的信任，或許是這位企業家的愛國熱忱，蔡明通立刻著手在福建漳州投資建廠、買設備，推動碳化矽纖維的產業化進程，支撐起我國連續纖維增強陶瓷基複合材料工程轉化研究。

「人家花了幾十億做起來，還有哪個企業敢冒這個險？」談起蔡明通的企業家擔當，張立同的神情由溫柔轉為嚴肅，豎起來了大拇指，從心底由衷佩服。

打牢了纖維原材料的地基，才能形成陶瓷基複合材料的產業鏈條。其實早在2011年，張立同團隊就決定成立西安鑫垚陶瓷複合材料有限公司，將「陶瓷基複合材料構件製備技術」發展為「構件批量生產技術」，從而形成批產能力。如今，這家企業正在發展壯大，以滿足航空、航天、核能、衛星光機結構、剎車等七大領域對陶瓷基複合材料的需求。

當陶瓷基複合材料的產業化做得風生水起，相關技術已成氣候，張立同將項目都移交給團隊的年輕人，再次默默隱退幕後潛心考慮下一步的發展。

八月的西北工業大學，蟬鳴聲在烈日下迴蕩，校園內「超高溫結構複合材料重點實驗室」的石刻，經過數載風雨洗禮愈加顯眼。

「我什麼名都不要，只要幹活就行。」如今，張立同只要不出差，就在實驗室工作，向陶瓷基複合材料的更深處漫溯。

一紙記載，滿腔情懷，歡迎指正

THE END

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