攀枝花王成国 王成国:突破技术壁垒 勇攀科学高峰

王成国,男,1958年12月出生。现任山东省政协常委、民盟山东大学委员会主委,山东大学山东省碳纤维工程技术研究中心主任、二级教授、博士生导师,曾获山东省有突出贡献中青年专家等称号。

碳纤维是一种军民两用新材料,属于技术密集型和政治敏感的关键材料。20世纪70年代,美国在战略导弹和作战飞机中就开始使用碳纤维材料,在现代战争中更大量使用了碳纤维武器装备。鉴于碳纤维是一种国防军工举足轻重的战略材料,美国、日本等国家对我国一直进行技术封锁,不仅碳纤维制备技术不转让于中国,而且生产碳纤维的中间原料前驱体也不向中国销售。

王成国学的专业是金属材料,1997年以前,一直从事金属材料方面的研究工作,1999年北约轰炸我国驻南斯拉夫大使馆事件改变了王成国的科研方向。他们使用碳纤维制造的炸弹,因为其导电的特性,破坏力大大增加,这种爆炸力能使整座城市电力瘫痪。看到这些,王成国受到极大震动,由此下定决心转入开展碳纤维研究。

转变研究方向的过程极其困难。王成国先由金属材料转为金属基复合材料,有了一定基础之后,再由金属基复合材料转到树脂基复合材料。因为树脂基复合材料属于高分子材料领域,和碳纤维复合材料的研究方向密切相关。就这样,两年多废寝忘食的努力学习和钻研,使他在碳纤维研究的理论基础上充实起来。与研究团队成员一起多方申请资金、自己动手研制设备,几经努力,碳纤维研究的实验条件也完备起来。

2000年6月,王成国开始主持山东省碳纤维工程技术研究中心工作,确立了主攻方向为碳纤维及其复合材料。2015年前,走过山东大学千佛山校区西侧小树林中的一条泥土小径,就会看到山东省碳纤维工程技术研究中心:几大间陈旧的平房是研究中心的实验室,办公室则在旁边一个简易的临时建筑的二楼上。

从外面走过,谁也看不出这是全国很有影响的三家碳纤维研究机构之一,谁也不会想到这就是被山东省政府嘉奖的山东省碳纤维工程技术研究中心。现在的碳纤维工程技术研究中心的原丝试验线和预氧化碳化试验线分别建在山大鲁发碳纤维复合材料中心和山大兴隆山校区综合实验楼。

2000年8月,国家专门成立了以两院院士师昌绪(2010年获国家科学技术最高奖)为组长的“聚丙烯腈基碳纤维发展对策研究”课题组,胡锦涛总书记和温家宝总理多次批示,必须把中国的碳纤维及其复合材料搞上去,打破美国和日本等国家对我国的碳纤维技术垄断。

作为一名立志从事碳纤维及其复合材料研究的科技工作者,王成国不辜负国家的期望,担负起攻克碳纤维制备关键技术的责任。2001年10月科技部决定设立碳纤维专项,11月从全国范围内遴选5位专家组成了“863”碳纤维专项专家组,王成国入选,并作为成员之一起草修订了“十五”碳纤维攻关战略目标和实施方案,这对中国碳纤维产业的顺利发展产生了重要影响。

2002年6月,王成国作为课题负责人主持国家“863”重大专项开展高性能聚丙烯腈基碳纤维及其原丝制备关键技术研究。

碳纤维及其原丝制备是一项系统工程,涉及材料科学、化学工程、纺织工程、机械工程、热能工程和自动化工程等多个学科。由于国内没有生产碳纤维及其原丝的装置和设备,国外又对我们进行技术封锁,我国只能自己进行相关设备研制。

王成国和课题组的老师查阅了大量国内外文献资料,走访调研了多个相关研究机构和生产腈纶等纤维的大型企业,形成了独具特色的设计思路,绘制了一大批加工图纸,成功地自行设计完成了具有自主知识产权的碳纤维原丝生产线和用于制备碳纤维的预氧化碳化生产线。

在碳纤维研究过程中有三大难关:原丝配方设计、纺丝工艺优化和预氧化碳化关键技术突破。为了攻克这些难关,王成国带领着科研团队几乎天天披星戴月地研究,绞尽脑汁突破创新,一点点地寻求进展。从事碳纤维研究的十多年来,王成国没有节假日,所有的时间和精力都放在了碳纤维研究上。

碳纤维及其原丝制备一个实验研究周期至少需要一周时间,实验过程不能中断。为了尽快研制出高性能碳纤维及其原丝,王成国和课题组的老师以及研究生一起,经常连续几天奋战在实验研究一线中,没白没黑地研究,工作在实验室,吃住在实验室。

由于碳纤维原丝前躯体研究需高温蒸汽处理,后续碳化需高于1000℃以上的高温,实验过程中必须经受高温气流的熏蒸,其中的滋味很难忍受,特别是在夏天实验时,大家都会汗流浃背,相当于免费蒸了桑拿浴;虽然提前备用了藿香正气水等防暑药物,仍时有同学和老师中暑。即使这样,他们也没有停止研究工作,打了针吃了药继续战斗。

由于实验需连续昼夜进行,方便面就是他们的主要食品。他们经常喝着自己实验室水处理设备制得的纯净水,吃着各种口味的方便面,呼吸着来自实验线上的混合气体,虽然辛苦,但也享受着碳纤维研究中的工作成绩和关键技术突破中的快乐。

经过不懈的努力,王成国带领技术团队成功的研制出了国家急需的碳纤维及其原丝,并与江苏省连云港市中复神鹰碳纤维有限责任公司合作,实现了工程化和产业化,该项目打破了美国、日本等国家对碳纤维的技术垄断,取得了显著的经济和社会效益,获得了2010年度纺织工业科技进步一等奖。

在碳纤维研究的基础上,王成国和课题组老师进一步开展了碳纤维复合材料制品的研发,先后成功开发了与碳纤维技术密切相关的一系列高新技术产品,并在多家企业实现了产业化。王成国正在研究的新型抗静电碳纤维材料在航空、军工武器等领域中的应用,也已取得了突破性进展。

王成国先后主持承担国家“863”项目4项,“973”项目3项,军工项目3项,主持完成的“973”项目“超高性能碳纤维的分子设计与精细结构控制”瞄准国际领先水平的T1000级碳纤维开展攻关研究,已取得开创性的研究成果,现正和课题组老师一起开展高性能碳纤维产业化攻关任务,为国家碳纤维事业做出更大贡献。

王成国于1991年加入中国民主同盟,民盟老前辈钱伟长先生曾说过,“祖国的需要就是我的专业”,王成国也正是这样践行的。这些年,国家给了王成国许多荣誉,王成国说,自己要以前辈们为榜样,把一切荣誉当作起点,为中国的碳纤维事业和教书育人工作奉献自己毕生的赤诚。