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百般奇崛志 一颗平常心——记国家发明一等奖获得者黄伯云和他的创新团队

来源:中国有色金属报 点击次数:次 发布时间:2005年04月11日 作者:周科际 胡光华

“自尊、自信、自强,就是要有强烈的民族自尊心、自信心和自主创新的责任感。”这是中国工程院院士、国家发明一等奖负责人、中南大学校长黄伯云院士的肺腑之言,也是他领衔的创新团队的共同心声。正是这种精神,激励着他们在高性能炭/炭航空制动材料的制备技术的研究中,二十年如一日,不断攻关,从掌握炭/炭材料的已知信息,到原始性创新,并拥有自主知识产权的技术发明,再到生产中创造的显著经济效益和社会效益,一步一个脚印,谱写了一曲在科学殿堂奋力拼搏的动人乐章。

百般奇崛志 一颗平常心

——记国家发明一等奖获得者黄伯云和他的创新团队

2005年3月28日上午,2004年度国家三大科技奖颁奖仪式在人民大会堂隆重举行。中国工程院院士、中南大学校长黄伯云教授率领的创新团队创造发明的“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”夺得国家技术发明奖一等奖,结束了该奖项连续六年空缺的历史。

当黄伯云院士从国家主席胡锦涛手中接过国家技术发明一等奖的荣誉证书时,全场响起雷鸣般的掌声。这声音表达了人们对他的崇敬,更是对他(们)辛勤创造的充分肯定。是啊,20年的努力,7000多个日日夜夜的拼搏,60多名创新团队成员的心血,2亿元国家重大项目支持,9项发明专利,6大类30余台成套关键工艺装备,共同铸就了这个国家发明一等奖。这一成果的研制成功,使我国成为继英、法、美之后第四个拥有该制造技术和生产该类高技术产品的国家,标志着我国在航空航天炭/炭复合材料领域迈入世界前沿。这对打破国外在这方面的技术封锁,实现我国高性能航空制动材料国产化,确保国家航空航天战略安全,发展我国的高性能炭/炭复合材料及其相关技术具有重大意义。

我的根在中国

“中华大地是我们科技工作者创业的沃土,满足祖国的需求是我们永恒的追求!” 黄伯云院士作为获奖代表,在大会发言时说出了“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”团队成员的共同理想。

项目主持人黄伯云院士,1980年,留学美国。在美国的8年里,先后完成了硕士、博士、博士后的学习,相继发表了10多篇有重大影响的学术论文,受到美、法、日等国科学家的高度评价。“我之所以能在短时间里就得到美国教授的器重,赢得了其他国家留学生的尊敬,就是因为在他们面前树立了‘中国留学生有理想、有毅力、有能力’的形象。”黄伯云院士始终认为:自尊、自信、自强,就是要有强烈的民族自尊心、自信心和责任感。“我在美国工作、学习多年,接触到的基本上都是外国人。在他们眼里,我是外国人,生活在这样的一个环境中,你会觉得,自己做得好不好,不是一个‘个人’问题,而‘中国人’的形象问题。我常常提醒自己:我是一个中国人。我的言行、我的成功与否代表着中国。”正是这种民族自尊心、自信心,激励他奋发向上,不甘落后。

在太平洋彼岸深造期间,许多国外知名企业重金聘请他,一些名牌大学高薪挽留他。在名利的诱惑面前,黄伯云对祖国的眷恋之情却越来越浓。他总觉得:“眼里只有金钱,心中只有个人利益,这不应该是我们所追求的,我们要想的应该是‘我能为国家做点什么?’我常想,我是带着为振兴祖国科技事业的愿望出国求学的,也是带着这个愿望在美国发奋学习的。那么,在我学有所成的时候,我为什么不回到祖国,扎根祖国大地,把知识献给人民,实现我报效祖国的愿望呢?在美国,无论我工作多么努力,取得多大的成绩,终归是在给别人干事。即使写一篇论文,也还得冠以“美国”。回到自己的祖国,我可以堂堂正正的署上“中华人民共和国”,这心情是何等的舒畅!

“我的根在中国,我应该回到生我养我的土地上去,为自己的祖国和人民服务,那才是真正有意义、有价值的。” 1988年,他毅然携妻带女,举家踏上归国之途。回国以后,作为我国高技术新材料科学研究领域的著名专家,他带领创新团队始终瞄准国家的重大需求,选择国家急需的科研项目潜心研究,积极开展多种高性能新型材料的开发研制,在航空航天复合材料以及其它关键新材料研究与产业化方面作出了突出贡献。

在黄伯云院士立志报效祖国的精神感召下,项目组的成员在国外学成后纷纷回国。

项目主要成员熊翔,1997年,作为高级访问学者到英国Leeds大学材料学院学习,主修炭/炭复合材料。在英国进修期间,他克服重重困难,抓紧一切时间学习和研究。他几乎每天都学习到深夜。有一年的圣诞节,室外大雪纷飞,气温零下30多度。一位英国同事顺路到实验室拿东西,看到整幢大楼只有他一个人在做实验,不解地问他:“别人要么在休息,要么在狂欢,你为什么还在这里做实验?”熊翔微笑地回答:“我是到这里来学习的,我必须利用这次机会,学习和研究更多的东西,国内还有重大攻关项目需要用到这方面的知识。” 这位英国同事敬佩不已:“你真刻苦。中国人真是好样的!”

此外,还有黄启忠、邹志强也从俄罗斯宇航材料研究院进修结业后加入到这个创新团队。黄伯云、熊翔、黄启忠、邹志强……他们,从不同的国家学成归来,相同的是他们刻骨铭心的“中国”情结,是他们科技强国的赤子情怀。这种情结,这种情怀,决定了他们在今后攀登科技高峰的征途上百折不挠、愈挫愈勇,直至到达光辉的顶点。

超越才有出路

飞机的起降和滑行离不开刹车副。目前,国际上使用的航空刹车副有金属盘和炭/炭盘两种,而炭/炭复合材料作为航空制动材料,具有重量轻、性能好、耐高温、寿命长等特点,代表了当今航空制动材料的发展方向。早在20世纪60年代,世界许多国家就开始进行航空制动炭/炭复合材料的研制工作,80年代中期,美、英、法三国已经技术成熟,并生产该材料,至今已有20多年的历史。

我国虽早在20世纪70年代末起开始研究,但尚未实现真正的技术突破。炭/炭复合航空制动材料制备技术由几个国家所垄断,并对技术实行高度保密。我国使用炭/炭复合航空刹车副的飞机在50%左右,仅大型民航飞机每年更换量就达1万盘,全部依赖进口,不仅价格高,且以每年10%左右的速度涨,最关键的还是受制于人,影响我国航空战略安全。

为了打破国外技术封锁,达到并超过国外在高性能炭/炭航空制动材料研究水平,从1986年开始,中南大学“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”课题组着手基础研究工作。

为了在研究工作中少走点弯路,他们也曾想到国外学习借鉴。事实上,由于炭/炭复合材料涉及国家安全,现成的技术和成套关键设备根本不能买到,更不用说掌握其核心技术、形成持续创新能力。有一年,黄伯云院士到国外参观时,接待人员对他说:“很抱歉,你们不能参观我们的生产车间。如果你们购买我们的技术,就可以至少缩短20年的研究时间。” 言下之意就是说我们20年还拿不出这个产品来。黄伯云院士听了,虽然心里不舒服,但为了加快研究进程,还是花钱买了一个产品回来。可课题组对这个产品进行“解剖”研究,却发现这是一个废品。外国专家轻视的话语和愚弄的做法在课题组成员心中激起了强烈的波澜。黄伯云从心里迸发出一个誓言:“他们瞧不起我们,对我们技术封锁,靠他们靠不住,只能自主创新。中国人不?鲇Φ弊孕醒兄瓶⒊稣庵植罚以诩际跣阅苌弦牵〕讲庞谐雎?”

科学研究需要勇气,更需要实力。课题组的成员大多是粉末冶金材料的专家,在金属基制动材料制备有着丰富的经验,二十世纪九十年代,黄伯云主持完成了“高性能粉末冶金飞机制动材料”等一系列重大课题,先后获得国家技术发明二等奖和国家科技进步二等奖等多项国家奖励,领衔研制开发的金属基航空制动材料获得了我国第一个航空制动材料国外生产使用许可证,产品打入国际市场。但粉末冶金研究的是金属材料的制备,炭/炭却是无机非金属材料,属于材料学科不同的研究方向。

有把握搞好这个项目吗?

多少个夜晚,实验室的窗紧闭着,灯光下,黄伯云院士反复思量、细细研算,在黑夜中苦苦地对比各种试验方案。终于有一天,一扇窗打开了。四周万籁俱寂,天色将曙,东方显出了鱼肚白,一股清新的晨风迎面吹来。黄伯云临窗伫立,心潮澎湃。攻破“高性能碳/碳航空制动材料的制备技术”的总体思路,他已成竹在胸了。

决不向困难低头

高性能炭/炭航空制动材料的制备技术着眼的是国家的经济和国防建设,但探求的却是原子层面上的问题。炭/炭航空制动材料是以炭纤维为增强体、炭为基体的先进复合材料。炭纤维只有人头发的十分之一粗,炭原子则看不见、摸不着。制备过程需要使无以数计炭原子有序排列在炭纤维上及排列过程可控,技术难度之大难以想象。

1996年,黄伯云院士率领的课题组经过无数次实验,完成了“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”实验室基础研究,掌握了基本制备方法;1997年通过成果鉴定,申请工业性试验;1998年,被原国家计委列为国家重点项目,投资1、5亿元,开始工业性试验。

然而,从实验室到工业化试验,从小样品到大样品,并不是技术的简单移植,参数变化很大,研制经历了多次试验、失败、再分析、再试验、直至成功的艰难曲折。

根据研制方案和反复研究,1998年上半年,课题组设计了一套自认为可以生产高性能炭/炭航空制动材料的设备进行实验,结果出来了一堆连他们自己都看不懂的炭团团。离实际应用的标准相差甚远!再进行实验,又失败了……挫折接踵而来。项目组成员向黄伯云投来探询的目光:我们又失败了,这样下去,能成功吗?国外的同行有言在先,他们至少比我们领先20年……这对领头人无疑是一个严峻的考验。但黄伯云院士的攻关决心岿然不动。他在思索,探求一个科学的攻关方案。他很清楚,这个项目将是一系列技术发明的系统集成,一旦攻克了,收获的将是一条鲸鱼而不是泥鳅。他们在未来的征程上将要遇到的困难,显然不是山丘,而是一座座高峰!

为了进一步加快“炭/炭航空制动材料的制备技术”这个庞大系统工程的进度,作为项目总负责人,黄伯云院士运筹帷幄,调兵遣将,将材料、化学、冶金、机械、电子、航空六大学科的工程技术人员共60多人齐聚于他的麾下,并将此项目分解成制造方法和工艺技术、制造关键工艺设备、抗氧化涂层和涂层技术、材料的组织、结构与磨擦磨损性能、性能测试技术和评价方法、适航和地面惯性台试验技术等六大子课题同时进行攻关。

1999年,六大子课题组先后完成任务,一些关键技术有了新的突破,并自行研制了差热式气相沉淀炉等一批关键设备,成功的曙光似乎就在前头。

然而,自主创新的道路并不平坦。2000年9月,他们从制出来的样品选出最好的,花了不少经费进行了两次惯性台实验,结果一检测,在强度、性能等方面与国外产品相比差了许多。花了国家大量的经费,结果技术不过关,实验均告失败。这对他们是个沉重的打击,心理压力也很大。当时,他们的技术招数也使完了,团队情绪陷入低潮。于是课题组出现两种声音:一部分认为,难度太大,就此打住,转向别的项目;还一部分认为,再摸索摸索。是进?是退?项目总负责人黄伯云院士一个星期没有睡好觉,吃安眠药也不管用。经过一番思想斗争和反复思考,黄伯云院士态度坚决地对课题组成员说到:“我们都是多年的同事,大家在工作中结下了深厚的感情。大家都知道,科学研究不可能没有挫折与失败,我们决不能向困难低头。我们只能前行,只能成功,绝不退缩。因为这个项目关系到国家航天航空战略安全,意义格外重大。我干定了这个项目,就是将自己这条老命搭进去也要干成!”这一番肺腑之言,掷地有声,闻者无不动容。于是,这个团队再次统一了思想,焕发出空前的战斗力。他们又重新回到实验室, 继续在理论和技术上的研究……

天道酬勤!在课题组的顽强拼搏下,2002年,他们的研究终于取得了重大突破!

他们在理论上发现了原子有序排列的微气氛控制和制动过程摩擦膜形成机理。在国内外首创了定向流热梯度式炭原子沉积技术等。走出了一条与国外完全不同的技术路线,其关键技术达到了国际领先水平。这一重大发明,创建了高性能炭/炭复合材料制备工业技术平台,解决了我国航空航天事业关键用材问题,也为国民经济高新技术部门提供了重要导热导电材料、热结构材料、减磨材料等重要材料。

2002年末,采用该制备技术生产的炭/炭刹车副惯性台试验获得成功;

2003年1月20日,中南大学研制的某型号大型客机国产炭/炭刹车副在海口美兰机场试飞成功;

2003年9月20日,再次装机试飞成功。当某型号大型客机降落后稳稳的刹在飞机跑道上,在场的课题组的成员一片欢呼,相互拥抱在一起,激动泪水不自主地在脸上流淌。尽情的流吧,20年饱含酸甜苦辣的泪水!

2003年12月26日,中南大学获得中国民航总局颁发的第一个大型飞机炭/炭刹车副零部件制造人批准书和航天产品工艺定型书,中南大学生产的该产品开始在飞机上批量应用。与国外同类产品相比,中南大学研制成功的炭/炭刹车副使用强度提高30%,耐磨性提高10%,综合成本降低21%。

当这一振奋人心的消息传到国外,国外许多大公司纷纷派员到中南大学考察,洽谈合作事宜。俄罗斯图波列夫设计局和红宝石厂与中南大学签订协议,由黄伯云课题组生产的炭/炭航空刹车副将装备在俄制最新大型客机上。某航空大国的科学家由衷地对黄伯云院士说:“以前,你们曾派人来我们这里学习,而今天,我们不仅要向你们取经,而且还要和你们签订合同,使用你们的产品。你们真了不起!”

为了把该项科研成果加大转化,在已建成的年产一万盘炭/炭制动材料的工业化示范生产线基础上,2004年1月15日,中南大学湖南博云新材料有限公司创业基地投入建设,该基地占地150多亩,投资1.5个亿,今年建成投产后年产值可达2亿元,它将成为高性能炭/炭航空制动材料的重要生产基地 ……

活着就要拼命干

“活着就要拼命干”,这是黄伯云院士常说的一句话。经世致用、敢为人先、心忧天下的湖湘文化精髓在这个从洞庭湖边走来的院士身上得到了充分体现。校长、教授、博导……黄伯云院士哪一个职务都不是一种荣誉,而是一种职责。作为“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”的项目主持人,组织、协调是题中之义,更重要的是,作为一个科学家,要善于从大处着眼,从基础做起,始终站在国际科技先进水平的高度观察和处理问题,解决项目深层次的技术难题。行政事务、社会活动、做科研、泡实验室、带研究生……事情越多,他就觉得身上的责任越大。他总想:人生短短百年,难得有一个值得你奋斗的事业。既然遇上了,活着,不就要拼命把它干好吗?虽然他已年过半百,却依然像一个年青人那样,仿佛有使不完的劲。每天的工作时间平均达12个小时,通宵达旦地干活是常有的事。

高强度的工作,再强的身体也支持不住啊。都说身体是革命的本钱,黄伯云却总觉得没有时间去照顾这些“小痛小痒”。

2000年初夏的一天,黄伯云院士好不容易抽空到医院看病。医师给他作了肠内小肿瘤切片检查后,他又马上赶回了实验室。不料,他突然腹部胀痛,裤腿则已被鲜血润湿。被送到医院急治,所幸只是痔疮。大家都长舒了一口气,领头羊可不能倒下啊!心里放下了一块重石的黄伯云见没有什么致命的大病,不顾医生要他卧床休息的叮咛,很快就返回实验室继续工作。同事纷纷劝他回家休息,他说:“目前要做的事太多了,不做心里不踏实。”他就是这样,工作一沾上手,其它一切也就忘了。

还有一次,他因操劳过度病倒了,正在医院里输液。却接到紧急通知,要去北京参加一个有关项目的重要会议。他全然不顾医生与家人的善意劝阻,硬撑着从病床上坐起来,提着输液瓶蹒跚地钻进小汽车,直奔机场。在机场候机室里,刚刚拔下针头,他就匆匆办理登机手续……飞机起飞了,在机舱内,面容憔悴的黄伯云院士苦涩地笑一笑,对他的助手说:“还好,我们没有误航班!” 何止没有误航班,他是没有误中华民族的科技振兴事业!

易茂中教授说:“黄伯云院士为研究操尽了心,他的干劲真让人佩服。我们没有理由不加倍干。”在黄伯云院士的精神激励下,十多年来,这个创新团队的成员没有好好休息一个节假日,加班加点是司空见惯的事。国家重点实验室、国家工程中心、试验基地等成了他们实实在在的“家”。

“一定要齐心协力将这件事做好!”这是研究团队成员的共同心声。他们的研究是一项繁复、重视协调的系统工作,需要成员们相互间提供支撑与最充分的协调与合作。“讲大局,讲奉献,讲团结”已深入每位成员的内心。项目前期探索性研究阶段时,课题组总共才8人,而自行设计的“炭/炭航空刹车副”的小型实验炉要24小时连续不间断地运转,上千小时的烧制,才能得到一个样品,通过样品的检测来获取有关数据,研制周期相当长。为此,他们轮流值班,既当科研人员,又当工人,昼夜工作。没有双休日,连元旦、春节也不放假!项目总负责人黄伯云连续几年的大年三十也到实验室,与他们共同守候在炉膛旁。

易茂中教授的一句话,道出了项目组全体青年科技工作者的心声。他说:“在美好的青春时期,我参加了这个项目的研究,我感到非常幸运与光荣。虽然很苦,但我觉得值!”

不管在科学攀登的羊肠小道上有多少曲折,立志以科研报国,舍弃小家的他们无怨无悔,高歌猛进。

明研制成功后,黄伯云院士丝毫没有停歇,他与他的团队成员又开始了新的工作。随着鲜花、掌声而来的,还有雪片般的订货单。由于炭/炭复合材料可在3000°C的高温环境中使用,比重仅为钢铁的1/4,这些优异性能不光使其成为航空制动器和航天发动机等重要领域的关键材料,亦可为国民经济高新技术部门提供重要导热导电材料、热结构材料、减磨材料等,因而炭/炭材料的制备有着巨大的市场前景。为此, 黄伯云院士带领创新团队还将坚持自主创新,加快科研成果的转化,为祖国的航空航天和国防现代化建设事业的腾飞继续作出新的贡献。

黄伯云院士多次说过:科学家的责任是要解决国家重大需求,研究课题要放在国家的层面上、站在世界的水平上思考,研究的关键是要自主创新。

记者在采访黄伯云院士时,问到:“是什么力量使你能克服重重困难取得丰硕成果?”他的答案很简单:“一个知识分子,心中装着祖国,要有远大的理想和为祖国的振兴,无私无畏奉献的献身精神。只有这样,你才会有宽阔的胸怀,时时充满干劲,从失败、挫折中看到成功和希望。做一件事,干好一个事,要一步一个脚印地前进。创新科学技术,服务于国民经济主战场,将永无止境!”

的确,真正的科学家是永远将为社会进步做出贡献视为己任的,他们的目光总是伸向未来。就像黄伯云和他的团队。


图说中南

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