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何伦华:六年磨一剑

来源:新华网2019-04-11 10:22

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  新材料是我国建设科技强国的主要突破口之一,因此,搞清楚物质的微观结构对科学家们而言具有重大意义。作为中国散裂中子源工程建设的重要环节,中子通用粉末衍射谱仪正是探究新材料分子、原子尺度的微观结构的有力帮手。

  从诞生到应用,中子通用粉末衍射谱仪团队耗时6年,2191天日日夜夜的艰苦奋斗。在团队负责人何伦华眼中,只要有兴趣,就能从看似枯燥的科研工作中获得无尽的成就感。

  探测“黑箱”的眼睛

  如果想知道一个箱子里面有什么东西,最简单的方法是打开看看。但是在微观领域研究中,相当多的材料在微观层次的结构就像一个个不能打开的“黑箱”,想要在不破坏整体结构的情况下,了解该材料的原子或者分子排布结构,就需要使用中子通用粉末衍射谱仪(以下简称GPPD)。

  从根本上说,GPPD相当于一台超级“CT机器”,医用CT设备的适用对象是人体组织结构这样宏观层次的物体,GPPD的适用对象是材料在分子、原子尺度的微观结构,通过记录中子射入一种特定物质前后的轨迹特征,从而弄清该物质结构。

  搞清楚物质的微观结构对于科学家们而言意义重大,因为新材料是我国建设科技强国的主要突破口之一。

  何伦华在CSNS粉末衍射谱仪控制室分析数据

  据何伦华介绍,自然界中天然形成以及人们使用常规方法获得的各种材料,具有各种各样的性能,但随着人们生活疆域的日益扩展,依靠自然形成和常规方法得到的材料就无法满足需要。例如进行深海探索,需要极高抗压性的材料;进行深空探索,需要高耐热、高耐腐蚀的材料;高性能的战斗机需要高强度、低重量的材料等。这些在某些方面具有超常规、超限性能的材料就是“新材料”。

  通过常规的方法研制“新材料”,周期长、风险大且成功率很低。如果能够更清晰地了解材料的某种性能和它的微观结构之间的关系时,相当于手里拿到指南针,科学家们可以更加明确努力改进的方向,就能够大大节约研究的周期和资金。

  科学无国界,但自力更生必不可少

  从中子通用粉末衍射谱仪开始研发到最终成功,整整经过6年的时间。“这六年,我们既感受到‘科学无国界’的交流,也深深体会了自力更生、艰苦奋斗的酸甜苦辣”,何伦华感慨。

  中国散裂中子源建设之初,GPPD的建设需要使用一种屏蔽材料,但是该材料价格极其昂贵。没有更多经费,何伦华和他的团队只能白手起家。当时不仅没有办公场所,甚至连研发新材料的实验室都是借来的。

  何伦华在更换实验样品

  “当时真是两眼一抹黑,只是根据科学原理摸索,走了很多弯路。后来经多方收集资料,与各领域的专家充分交流,不断积累经验,终于攻克了难关。我们研制出来的成品,性能优异、价格低廉,并获得多项国家专利。保守估算,单此项材料的研发就为国家节约超过300万元经费。我至今都还清楚地记得,得知新材料的各项指标满足谱仪工程建设时大家的喜悦和兴奋。”

  何伦华坦承,GPPD之所以能够成功运行,与国外一些优秀科学家的无私帮助分不开。这方面的研究国外要早得多,拥有丰富的经验教训。得益于他们的分享,GPPD研发团队在设计、建设过程中,才少走了很多弯路。

  不过,由于众所周知的原因,我们在一些关键设备采购以及正常的人员往来交流中也遇到障碍,中国科学工作者必须要刻苦攻关,掌握核心技术。”何伦华说。

  子非鱼焉知鱼之乐

  与他人不同,何伦华来到中国散裂中子源团队,相当于“转行”,从理论研究转向工程技术。何伦华大学本科学的是物理专业,博士期间在中科院物理研究院跟随严启伟研究员从事磁性材料方面的研究。

  加入散裂中子源团队之后,何伦华说,大学时期就对工程总指挥陈和生院士景仰,能够通过中国散裂中子源项目与他并肩战斗,是荣幸,更是意外之喜,因为该领域拥有重大的应用前景,对拉近我国与发达国家距离具有重要意义。

  在何伦华的眼中,陈院士为人和蔼、待人真诚、极其严谨负责、雷厉风行,更重要的是,他身上背负着对国家和民族强烈的责任感,深深地影响着项目团队的每一个人。

  科研的苦与乐因人而异。何伦华认为,只要有兴趣就能从中获得无尽的成就感,就不会觉得枯燥和艰苦,兴趣是最好的良师益友,只要爱上你手头的工作,它就会给你带来回报。

  “团队中有几位研究人员,整月甚至整年驻厂,跟一线工人吃住在一起,其中一位同事那时候孩子刚刚出生。记得有次我们委托国内一家大型企业制造的关键设备在出厂调试时出现异常,企业的工程师始终没找到原因。我们的研究人员接到电话后立马飞赴现场,几乎两天两夜不眠不休,才与大家一起成功解决问题。这位同事马上还要参加一个重要会议,必须即刻返回,他累得在飞机上睡过头了,空乘人员半天才把他叫醒。”

  通用粉末衍射谱仪建设中很多工艺非常复杂,很多仪器的精度要求特别高。何伦华认为国内很多企业其实并不缺乏实力,缺的只是机会。“只要大胆开拓,敢于创新,很多困难都是能够解决的。”

  在GPPD立项时,何伦华团队曾经有一个特别理想、性能优异完美的设计,但是当时经费不足,只能一再删减,现在建成的谱仪与国际上同类型相比虽然不逊色,但仍有很大的提升空间。GPPD是探测物质微观结构的强有力工具,她希望今后能够与更多国内外优秀的科学团队合作,把GPPD打造成国际一流的科学平台。(文/赵秋玥)

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