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  • 2023-10-22 09:57
  • 来源: 中安在线 、《创新合肥》
  • 作者: 邹传科 张毅璞

  开栏词:九九重阳佳节至,在这收获的时节,合肥科学岛上,风景旖旎。科研成果频出的今天,老一辈科学家为此金秋奉献了自己的青春。就让我们随着记者的笔触,领略他们的风采,向在科学岛上默默奉献的老一辈科技工作者致敬!  

  中安在线、中安新闻客户端讯 20世纪80年代,人类通过扫描隧道显微镜,第一次正式开启了对纳米尺度世界的科学观测与研究。

  1纳米有多小?一根直径0.05毫米的头发,轴向平均剖成5万份,每份的厚度是1纳米。然而,就是这极小的尺度却成为突破技术难题的窗口,这小小的纳米也承载了人类大大的梦想。

  张立德

  敏锐认知,开拓创新

  中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所成立于1982年3月19日,位于安徽省合肥市西郊蜀山湖畔风景秀美的科学岛上,由国际著名物理学家、中国科学院院士葛庭燧先生创建。固体物理研究所是国内最早开展纳米材料研究的单位之一,推动了我国纳米材料科学基础与应用研究,产生了广泛的国际影响。其中,固体物理研究所的资深研究员、博士生导师张立德在纳米研究方面扮演了关键角色。

  30多年来,张立德研究员及其团队始终坚持把国际最前沿的技术作为攻坚目标,系统深入地研究了纳米材料和纳米结构,在纳米科技的基础研究领域取得了在国际上颇有影响的科研成果,同时还积极探索了纳米材料在市场上的推广和转化,为中国纳米材料研究进入国际先进行列做出了突出贡献。

  以纳米之微,寻国计民生之大。如今,张立德研究员以耄耋之年,仍在科研道路上孜孜不倦追求着……

  张立德1939年2月出生于辽宁营口的一个教师家庭,1958年考入北京大学物理系,1964年考取葛庭燧院士的研究生。在中国科学院金属研究所这一国内外知名的科研殿堂里,他受到了良好的熏陶,增长了许多材料科学的知识。1979年他到德国马普金属所深造,在此期间,他了解到国际材料科学发展的动态和趋势。1980年回国后,他参加了葛庭燧院士领导的固体物理研究所的筹建工作,对该所的建立做出了重要贡献。

  1985年8月,应日本学术振兴会的邀请,张立德随同葛庭燧院士赴日本进行科学考察。一次偶然的机会,他遇到了德国金属材料学家H.Gleiter教授,交谈中得知H.Gleiter教授领导的实验室正在研究纳米尺度材料,这一崭新的材料概念给张立德留下了深刻的印象,他被这种材料产生的奇异物性所震撼,随即意识到这种材料蕴藏着丰富的科学内涵,属于材料科学的前沿,将把人们对材料的认识推进到一个新的层次。

  1987年,张立德访问德国萨尔大学新材料实验室,考察了纳米尺度材料的制备、研究等内容,深受启发。回国后,在葛庭燧院士的支持下他给中国科学院领导写了一封关于开展纳米材料研究的建议信,立即得到中国科学院党组书记、副院长严东生院士的大力支持。正是在这一年,张立德率先在国内开展纳米材料研究。

  被其魅力所征服,被其未来所吸引,义无反顾地走下去,亦将为之奋斗终生。

  成就斐然,硕果累累

  30多年来,在科研的道路上,张立德带领团队围绕国际上共同关注的纳米科技领域的关键问题,进行了深入系统的研究,在纳米制备科学和纳米技术工程化方面收获了具有国际影响的丰硕成果。

  他们突破了纳米通道内生长单晶的瓶颈,发现通过控制纳米通道内离子迁移和化学反应的速率导致无序生长向取向生长转变的现象,发展了系列生长单晶纳米线有序阵列的关键技术,为纳米器件提供了关键材料的制备技术。

  他们在实验中发现了尺度减小诱导的半金属向半导体转变的现象,确定了转变的临界尺度,制备了锡锑超晶格一维纳米结构、铁镍/铜/镍锰的异质结纳米线阵列和具有肖特基接触的半金属Y型结纳米阵列,为下一代纳米器件的设计提供了科学依据。

  他们发展了十多种纳米粉体材料和纳米结构的制备技术。在制备科学中,发现纳米单元的尺度和分布依赖于成核速率和长大速度,分散的瓶颈是团聚,产生的原因归结为布朗运动和颗粒间相互作用,各向异性生长会导致纳米颗粒形态多样性。

  在上述成果的基础上,张立德首次在国际上制备了纳米同轴电缆、氧化锌纳米线阵列,首次在单晶二氧化钛有序阵列中发现表面存在单电子空位和双电子空位,在可见光范围内有3个荧光峰。鉴于张立德对纳米材料科学的突出贡献,美国汤普森路透(国际权威科技新信息集团)授予了他科学前沿卓越研究奖,这也是该奖首次在中国颁发。不仅如此,张立德还发展了等离子化学气相沉积、蒸发凝聚、化学共沉淀和溶胶凝胶等系列技术,实现了尺度、形态和分散性的控制,目前,这些技术已获得授权发明专利45项。

  注重应用,理论联系实际,推动成果转化

  每项新技术的诞生,都会带来一场革命。纳米材料在基础研究取得的成果与其他自然科学研究成果一样,应该服务于社会、服务于经济、服务于民生,也只有在实际应用中才能充分体现其价值。

  早在1995年,张立德就认识到既要重视纳米材料科学的基础研究,也要将纳米材料制备技术由实验室转移到企业。他先后在经济参考报和工商日报上撰文呼吁“加速纳米材料产业化进程”“纳米材料饱蘸商机”“有识的企业家要关心重视纳米材料产业化的研发”等。与此同时,他在固体物理研究所创建了纳米材料应用研发中心,结合企业的需求,着手解决纳米材料技术领域的3个关键问题,在纳米粉体制备技术方面获得了十多项发明专利,并与企业家合作,使4项发明专利成功地实施了技术转移,实现了规模化生产。

  当前,纳米材料研发重点已从单纯优化性能步入到低成本、性能稳定和有利于节能环保等的应用阶段。2008年以后,张立德清醒地认识到加速纳米材料产业化的关键是提高实验室成果的转化效率。经过大量调研和谨慎思考,他认为中小微企业是提升研究成果转化率的最佳载体。遵循这一原则,张立德依据节能、环保、先进制造和现代农业等领域的需求,有针对性地研发纳米技术、装备及纳米材料产品的优化设计等。他与企业密切合作,在新产品研发和生产线的建立等方面取得了有商业价值的新成果,获得了企业界的好评。

  同时,张立德与企业合作,进行新产品、新技术的升级,比如:利用价格便宜的工业原料(水玻璃和偏钛酸)宏量制备了球形纳米SiO2和TiO2粉体,设计了新型的静电喷涂涂层材料,利用纳米颗粒良好的触变性,对铝合金表面的微裂纹进行修复,省掉了对环境有严重污染的铬化处理,2012年,在广东南海实现了批量生产,把我国铝合金制造水平提高到了一个新的层次。节能隔热保温是我国建筑、交通领域亟待解决的问题,张立德指导北京中科捷达公司设计并制造了隔热保温涂层材料、内外墙隔热保温材料及3 mm厚的纳米涂层,于2012年获得了国家发明专利。张立德还依据现代农业的需求,有针对性地推广纳米材料在农业相关领域的应用。例如,芒果的保鲜问题,一直是困扰广大果农和经销商的技术难题。2008年,张立德应邀到海南三亚进行了实地考察调研,把实验室宏量分散装置和技术进行了进一步改进,解决了芒果保鲜剂设计所需要的高分散的纳米材料问题。

  时至今日,我国在纳米材料和纳米技术研究领域,处于国际先进水平,这是张立德和他的同事们一起努力奋斗的结果。

  在研究的同时,张立德还热爱科学普及事业,在承担国家项目的同时积极参与科学普及事业。他的主要科普著作有:《第四次浪潮——纳米冲击波》、《奇妙的纳米世界》、《纳米材料和纳米结构最新进展》等。多年来,他在全国15个省市作了20多场有关纳米科技的科普报告。同时,在国内十几种重要的报纸上发表80多篇普及纳米科技知识的文章,深受读者的欢迎。此外,他还为大学生、研究生和中学生夏令营做了10多场科普报告,普及纳米科学知识。

  科学没有平坦的大道,只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点。张立德研究员的卓越工作为我国的纳米技术研究领域播下了希望的种子,相信假以时日,必将绽放更加绚丽的花朵。

  著书立说,教书育人,获得荣誉无数

  执着微小天地,胸怀万里世界,放眼无限未来。

  张立德先后培养了博士后11名,博士生121名,硕士生30名。其中3名获得中国科学院院长特别奖,11名获得院长优秀奖。他本人多次被评为中国科学院优秀博士生导师。张立德培养的纳米材料人才遍及国内外三十多个研究单位和大学,同时也为国内纳米企业输送了许多专业人才。2008年,张立德被中国科学院研究生院评为有突出贡献的教师。

  在学术上每有一个新发现,张立德都会及时编撰成文,公之于众,并虚心接受同行的建议。自1994年以来,张立德已在SCI杂志上发表论文500多篇,已被引用近3万次。

  基于以上科研成果,张立德领导的团队获得多项科技奖励。其中纳米材料奇异物性的实验和理论研究获得安徽省自然科学二等奖,纳米氧化铝和纳米钛酸钴的制备和应用研究获得中国科学院发明二等奖和国家技术发明四等奖,无机纳米线和纳米线阵列的研究获得安徽省自然科学一等奖,2006年一维纳米线及其有序阵列的制备研究获得国家自然科学二等奖,2008年10月份他领导的“纳米材料和纳米结构”项目研究群体被科技部授予“973计划优秀研究团队”的称号。

  2008年,在获得美国汤普森路透奖项后,英国皇家化学学会和英文化学世界等多家刊物和网站介绍了张立德的获奖论文和他对纳米制备科学所做的贡献,在国际上产生了影响。国际著名刊物纷纷来函邀请张立德撰写综述论文。

  30多年来,张立德共撰写专著3部,编著6部,主编2部,约350多万字,其中包括一本《纳米材料可控生长》的英文专著。

  早在1994年,张立德就撰写了我国第一本纳米材料学专著,当时在国际上也是为数不多的纳米材料专著之一。2000年张立德撰写的《纳米材料和纳米结构》一书被科学出版社再版了十次,发行了几万册,成为我国纳米材料领域的经典著作。由化学工业出版社出版的张立德的四部著作中《纳米材料》一书是在2001年国内纳米材料研究形成热潮的形势下及时编写的,出版后在国内外引起了强烈反响,成为当年全国科技类图书排行榜第一名,被评为优秀畅销书。

  2004年,张立德在《奇妙的纳米世界》一书中以生动的语言和科学故事,介绍了纳米概念和纳米技术的应用前景,深受好评,科技日报特为该书撰写了书评。他和合作者编著的《纳米复合材料》一书系统地介绍了有机无机复合技术和表面修饰技术,对指导企业界研发纳米改性新产品起到了积极的作用。他与人合编的《纳米材料和纳米结构——国家重大基础研究项目新进展》一书,则详细综述了我国纳米材料取得的最新成绩,对纳米材料的研究起到了积极的推动作用。

  张立德编撰的图书多次获得重大奖项,他本人于2004年被中国科学院评为优秀科普工作者。他在普及纳米科技知识和积极宣传发展纳米科技的重要性等方面,做出了不可磨灭的贡献。

  数十年辛勤耕耘,张立德为我国的纳米科技事业作出了突出贡献。他先后荣获首届科学前沿中国卓越研究奖,2002年全国五一劳动奖章,2008年“科学中国人年度人物”,2011年安徽省最高科技成就奖。2001-2005年他先后担任国家纳米科技协调指导委员会委员、国家863计划、S-863规划总体组专家、中国材料研究学会理事和中国科技学会副理事长,中国颗粒学会超微粒专业委员会主任,多次参与撰写国家纳米材料发展规划蓝皮书,2次为国家发改委撰写纳米材料应用和产业发展报告,为国家纳米材料和纳米技术的发展提供了符合我国国情的建议。

  深入做科研,全身心做科普,让更多的人认识“纳米”,了解“纳米”,张立德用行动生动诠释了科学家精神的内涵!(邹传科 记者 张毅璞)

编辑: 叶广冬
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