卢柯:“中国制造”最年轻的中科院院士(组图)

2003年11月24日,2003年中科院院士增选结果揭晓,中科院金属研究所研究员、37岁的卢柯成为改革开放以后当选的最年轻的中科院院士。而且,值得骄傲的是,纳米专家卢柯是地地道道在中国打造出炉的。

Nothing is impossible(没有什么事情是不可能的)!

20世纪90年代,一个新的词汇走进人们的日常生活中,它所涵盖的意思既时尚又神秘,它就是纳米。其实,关于纳米的真正意义,对于我们行外人来说,还是一个极其模糊的概念。

“纳米”是英文namometer的译名,是一种度量单位,一纳米即一米的十亿分之一。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构,纳米技术则是一种在0.1至100纳米尺度范围内,用单个原子、分子制造物质的技术,它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。

上世纪80年代初期,德国科学家葛莱特研制出一种黑色金属粉末(实验表明,任何金属颗粒,当其尺寸在纳米量级时都呈黑色),并制备出了第一块纳米金属样品,纳米材料由此诞生。纳米材料一经问世,便以其异乎寻常的特性引起了材料界的广泛关注——纳米铁材料的断裂应力比一般铁材料高12倍;气体通过纳米材料的扩散速度比通过一般材料的扩散速度快几千倍……

这些奇异的现象引起材料科学家们的极大兴趣,他们不知道,如果把实验室里的现象变成日常生活的现实,用纳米材料做成汽车、做成房子,生活会发生怎样一种神奇的改变。他们钻进实验室,幻想着自己能够找到纳米材料的新的制备方法。纳米材料也因此成为当前最活跃的科学前沿之一,各国材料学家都将其作为主攻目标进行研究。

1985年,卢柯从华东工学院(现为南京理工大学)毕业,来到中科院金属研究所攻读硕士学位。卢柯在华东工学院上的是机械制造工程系金属材料及热处理专业,他最喜欢的课程是《金属学》与《金属材料的热处理》,也就是说,从那时开始,他便跟金属结下了不解之缘。直到现在,经常读的还是传统的物理、冶金、金属学方面的书。

1988年,金属所计划送卢柯去日本读博士。这让同学们好生羡慕。那时,金属所里的一个研究员的月工资不到130元,而国外同行的月收入至少2000美金。留在金属所,还要面对结婚、生子的具体问题。所里有多少人在排队等着要房子,师兄师姐们能拿到一个10平米的小单间的钥匙就欣喜若狂了。

但卢柯的举动却让大家百思不得其解:他要留在金属所读博士。他的理由是:科学研究是靠人来做的,能不能做好,取决于人的能力。最好的工作不一定非要在最好的条件下才能做出来,有时候简陋的条件反倒更能激发人的创造力。

放射学之父卢瑟福就是在简陋的实验室里用最简单的设备从事放射性研究的,这说明非凡的创造力和敏锐的科学直觉在科学研究中是更重要的。虽然就整体科技发展水平而言我国是落后的,但就局部来说,有些方面不一定比国外差。金属所具有良好的仪器设备和科研环境,在国内同样能得到发展。

此后,他一路读博士、当研究员,30岁的时候已经是博士生导师了。

卢柯在攻读博士学位期间,先后在国际学术刊物上发表了十几篇论文,修正了被引用10年的英国科学家斯考特等人确定的Ni-P非晶合金晶化产物间的位向关系,并提出非晶态金属的新的晶化机制,被专家们称为是“非晶态金属晶化方面近十年来的好文章”。1989年,卢柯荣获首届“中国科学院院长奖学金特别奖”。

进入1980年代,国际纳米界不断爆出新闻:继德国的葛莱特用原位蒸发冷压成型法制备出纳米材料后,俄国的瓦列夫采用等通道挤压法也制备出了纳米材料,此后,人们不断地尝试用各种手段制备致密、无孔洞、无污染的纳米材料。

1990年,正在攻读博士的卢柯在美国的《J.Appl.Phys》及《Scripta Metall.Mater》杂志上发表论文,提出了制备纳米晶体的一种新方法——非晶完全晶化法。该方法具有工艺简单、晶粒度易于控制、界面清洁且不含微孔洞等优点。

1994年,国际学术刊物《Mater.Sci.Eng.Reports》邀请卢柯撰写关于非晶完全晶化法的专题综述,这意味着该制备方法在国际纳米材料界得到了同行的广泛认可,意味着我国在纳米材料的研究领域迈进了国际先进行列。卢柯因此荣获国家、院、省20多项奖励。

大学老师对卢柯的评价是:有一股钻研到底的劲头;有很强的独立思考和自学的能力;做事很有计划性。

大学同学说,卢柯是个不喜循规蹈矩的人,卢柯的一个经典段子现在还经常让同学们拿出来乐一乐:卢柯喜欢运动,上大学时好踢足球。当时他打后卫,可是不安分,踢着踢着就跑到中场了,再踢着踢着,又冲到前面去射门了。大家回头一看,不好,后卫没了,赶紧把他叫回去。现在的卢柯喜欢打网球,每周都抽出时间跟专业水平的人打一两次。卢柯说,网球运动给了他很多灵感。

自打上大学,卢柯就给自己制定了严格的时间表和工作计划,以非常人的工作节奏始终跑在别人的前头。十几年来,他一丝不苟地走在自己的行程中,不受任何外界的干扰。虽然他现在成了媒体追逐的名人,但依然故我。

卢柯说,自然界是公平的,它给每个人的时间是一样的,做了这个,就不能做那个。有的人活得很轻松,一天的活儿用两天的时间干,我则希望用半天的时间就能把一天的活儿干完。如果这样算来,我干一天的活儿等于别人干两天的活儿。我在金属所干了18年,等于干了三四十年的活儿,那么,我37岁当院士,这样算起来也并不年轻。

生活—事业—身体不可能同时都得到,只能有所取舍。十几年来,晚上10点之前卢柯很少下班。女儿已经12岁了,到现在,她还是不厌其烦地追问他:“爸爸,你为什么总是加班?”“你什么时候回家呀?”

1997年,32岁的卢柯担纲“快速凝固非平衡合金国家重点实验室”主任。先后三次赴德国马普金属研究所任客座教授,又先后两次赴美国维斯康星大学材料系任客座教授。

2000年,卢柯课题组在实验室里又获得了新的突破:发现了纳米金属铜在室温下的“奇异”性能——即纳米金属铜具有超塑延展性而没有加工硬化效应,延伸率高达5100%。

论文在国际权威刊物《科学》上发表后,获得世界同行的普遍好评,纳米材料的“鼻祖”葛莱特教授认为,这项工作是“本领域的一次突破,它第一次向人们展示了无空隙纳米材料是如何变形的”。

传统金属材料在加工过程中易出现裂纹甚至发生断裂。如何使金属具有超塑性——可承受很大的塑性变形而不断裂,成为各国材料学家面临的一道难题。10年前,葛莱特教授曾预测:如果将构成金属材料的晶粒尺寸减小到纳米量级,材料在室温下应具备很好的塑性变形能力。

但是多年来,尽管预测得到了计算机模拟结果的肯定,各国材料学家的实验结果却令人失望:孔隙大、密度小、被污染等因素使绝大多数纳米金属在冷轧中易出现裂纹,塑性很差。

专家指出,“奇异”性能的发现,缩短了纳米材料和实际应用的距离,意味着和普通金属力学性能完全不同的纳米金属,在精细加工、电子器件和微型机械的制造上具有重要价值。

这一新的研究成果被评为“2000年中国科技十大进展新闻”之一。一个老科学工作者说过这样一句话;科学研究就是把一个个美丽的幻想变成残酷的现实,只有上帝的亲生儿子才能品尝到成功的滋味。此话虽不无幽默,但表达出的既是一个科学工作者对科研工作的深深敬意,也流露出几丝无奈。