盧柯：領(lǐng)跑納米技術(shù)

王　洛

盧柯，38歲，2003年當(dāng)選為中科院院士，是我國(guó)最年輕的院士。2004年3月30日，在中國(guó)青年年度人物評(píng)選中，他榮膺年度科學(xué)家獎(jiǎng)。

這位年輕的中國(guó)科學(xué)院院士，以其在納米技術(shù)領(lǐng)域的獨(dú)特貢獻(xiàn)向人們昭示了一片誘人的科學(xué)天地。

在瞬息萬(wàn)變的納米研究領(lǐng)域要跑得快

從讀研究生開(kāi)始，十幾年來(lái)，盧柯一直專注于研究金屬材料。他說(shuō)：“我非常幸運(yùn)，從事了這個(gè)全世界都關(guān)注的研究領(lǐng)域?！边@個(gè)熱門領(lǐng)域就是納米材料。

盧柯的歷史也像納米一樣有點(diǎn)傳奇色彩。在中科院新當(dāng)選院士材料上，關(guān)于盧柯成就的介紹是：“發(fā)展了一種制備無(wú)微孔隙和界面污染金屬納米材料的新方法———非晶完全晶化法”。這個(gè)重要成就，使我國(guó)在納米晶體研究領(lǐng)域一躍而進(jìn)入國(guó)際前列。而這一思路是盧柯1990年讀博士時(shí)提出的，那年他剛剛25歲。盧柯在攻讀博士學(xué)位期間，對(duì)非晶態(tài)金屬的晶化動(dòng)力學(xué)及其微觀機(jī)制進(jìn)行了深入研究，在國(guó)際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文10余篇，被本領(lǐng)域一些知名專家稱為“非晶態(tài)金屬晶化方面近10年來(lái)的好文章”。而由他發(fā)展的制造納米材料的新方法，解決了多年來(lái)一直困擾著科學(xué)界的納米材料孔隙大、密度小、易斷裂等問(wèn)題，成為當(dāng)今國(guó)際上納米材料的三種主要制備方法之一。

2000年，由他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在進(jìn)一步冷軋實(shí)驗(yàn)中，盧柯與同事們觀察到一種奇異現(xiàn)象：發(fā)絲狀的納米銅的長(zhǎng)度竟能從1厘米左右延伸到近1米，而其厚度卻能從1毫米逐漸減少到20微米……這一研究成果被評(píng)為當(dāng)年中國(guó)十大科技進(jìn)展之一。

2003年8月，第十三屆國(guó)際材料強(qiáng)度大會(huì)在匈牙利首都布達(dá)佩斯舉行，盧柯作了大會(huì)特邀報(bào)告。此后三個(gè)多月他被增補(bǔ)為中科院院士。一個(gè)這么年輕的科學(xué)工作者就獲得如此高的榮譽(yù)。盧柯做什么都比別人快幾拍，在飛速發(fā)展、瞬息萬(wàn)變的納米研究領(lǐng)域，用盧柯的話說(shuō)：“跑得不快能行嗎？”

在古人的墨塊中就有納米尺度的顆粒

盧柯說(shuō)：“納米技術(shù)在應(yīng)用上可以涉及到許多方面，對(duì)我們生活的方方面面都可能帶來(lái)很大變化，而且它是一項(xiàng)十分具體的新技術(shù)，但我并不認(rèn)為納米技術(shù)的具體應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入成熟階段，它還有許多需要解決的問(wèn)題?！?003年盧柯與他的課題小組在美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)最新發(fā)現(xiàn)：將鐵表層的晶粒細(xì)化到納米尺度，其氮化反應(yīng)溫度顯著降低，這為氮化處理更多種材料和器件提供了可能，其應(yīng)用前景十分看好。如果將這些枯燥的專業(yè)名詞與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，無(wú)疑更有助于公眾理解材料科學(xué)家的工作。但盧柯并不十分樂(lè)觀，他說(shuō)：“這需要相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)過(guò)程，就像不銹鋼出現(xiàn)幾十年后才開(kāi)始大量用于社會(huì)生活。一些國(guó)家重大科技工程中的設(shè)備就包含我們金屬所的工作，但要想在更大范圍內(nèi)使用這些成果，我們還需要做更多的工作。”

盧柯認(rèn)為，納米技術(shù)在很多人的頭腦中還只是概念而已，做這方面的普及工作顯得十分重要。盧柯給我們解釋納米的概念時(shí)說(shuō)：“納米是長(zhǎng)度單位，由毫米到微米，再到納米，納米不是最小，但已經(jīng)很小了，正因?yàn)槠湫?，在結(jié)構(gòu)、性能的調(diào)節(jié)方面就有了不同，它的神奇之處就顯示出來(lái)了?！彼e例說(shuō)：“我國(guó)古人用的墨塊中就有納米尺度的顆粒，只是那時(shí)人們還沒(méi)有納米的概念，我們現(xiàn)在則是有意識(shí)地應(yīng)用?！?/p>

盧柯認(rèn)為，科技與人文的發(fā)展是統(tǒng)一的，任何技術(shù)的發(fā)展都應(yīng)該得到理性的控制?！凹{米技術(shù)也有可怕的一面，那就是誰(shuí)也不知道它到底能發(fā)展到哪一步，到底能做什么。”

對(duì)有些人談到的“納米技術(shù)將導(dǎo)致一場(chǎng)革命”，盧柯說(shuō)：“有這種可能，但還要取決于今后一段時(shí)間內(nèi)納米技術(shù)的發(fā)展情況?！倍鴮?duì)有些人提出的所謂“納米是一場(chǎng)騙局”的論調(diào)，盧柯則毫不含糊地說(shuō)：“那就讓我們走著瞧吧！”

我在加倍地讀書(shū)

1988年金屬所準(zhǔn)備讓盧柯去日本讀博士，當(dāng)時(shí)他愛(ài)人也接到了美國(guó)一所大學(xué)的入學(xué)通知書(shū)。一些同學(xué)和親友都督促他們趕快辦手續(xù)。盧柯卻反復(fù)思考：“就整體科技發(fā)展水平而言我國(guó)是落后，而就局部來(lái)說(shuō)，有些方面不一定比國(guó)外差，金屬所具有國(guó)際水平的儀器設(shè)備和科研環(huán)境，我要立足在國(guó)內(nèi)發(fā)展?！北R柯認(rèn)為科技的發(fā)展很大程度上取決于人的思想觀念的發(fā)展，盡管在中國(guó)做尖端科研的條件與國(guó)外比有不小的差距，但能不能做好主要取決于人，要對(duì)自己的思維有信心才行。

平時(shí)，盧柯喜歡打網(wǎng)球，他說(shuō)他能從網(wǎng)球中尋找生活的技巧，并把它用到工作中去，工作也給了他許多幸福的感受。在頒獎(jiǎng)儀式上，盧柯的老師趙忠賢認(rèn)為盧柯是“科學(xué)地從事科學(xué)研究的人”。盧柯感慨地說(shuō)：“在我增選為中科院院士的時(shí)候，我不認(rèn)為自己是一個(gè)合格的能享受如此榮譽(yù)的人，但這鼓勵(lì)我要耐得住寂寞，做更深入的研究工作?！?/p>

如今，盧柯已經(jīng)培養(yǎng)了近20名研究生，這些學(xué)生大都出國(guó)了。盧柯不認(rèn)為這是什么壞事，他說(shuō)：“中國(guó)納米技術(shù)部分研究在國(guó)際有一席之地，是領(lǐng)先的，但整體水平與國(guó)外相比差距比較大，無(wú)論是保持優(yōu)勢(shì)，還是縮小差距都需要有人打出去，再打回來(lái)，我們需要把金屬所這塊陣地經(jīng)營(yíng)好，這就能為今后回歸的人才創(chuàng)造發(fā)展的條件。”

盧柯回母校南京理工大學(xué)作報(bào)告，有人問(wèn)他是如何成功的。盧柯對(duì)他的師弟師妹們說(shuō)：“10年前的今天，我在讀書(shū)，現(xiàn)在的我還在加倍地讀書(shū)。我建議大家利用現(xiàn)在大學(xué)良好的環(huán)境，抓緊時(shí)間讀書(shū)。對(duì)從事科學(xué)研究的人來(lái)說(shuō)，一生都需要好好讀書(shū)?！?/p>

敢于修正國(guó)際權(quán)威確定的位向關(guān)系

盧柯深入系統(tǒng)地研究了納米材料的結(jié)構(gòu)性能及穩(wěn)定性，在全致密納米材料中發(fā)現(xiàn)了反常Hall-Petch關(guān)系，提出并在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了納米晶體的晶格畸變效應(yīng)。這些開(kāi)創(chuàng)性的研究成果突破了以往的傳統(tǒng)觀點(diǎn)和理論框架，將納米材料的研究推向了一個(gè)新的高度。他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組還創(chuàng)造性地提出了過(guò)熱晶體熔化的均勻形核災(zāi)變模型，建立了固體熔點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)極限理論，提出了非晶態(tài)合金晶化的新微觀機(jī)制--有序原子集團(tuán)切變沉積機(jī)制。這些結(jié)果極大地豐富和完善了非平衡相變過(guò)程動(dòng)力學(xué)理論。

在2000年出版的《SCIENCE》雜志上，盧柯領(lǐng)導(dǎo)的研究小組公布了關(guān)于納米材料超塑延展性的研究成果。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)納米金屬銅樣品在室溫下具有的神奇特性———超塑延展性，而沒(méi)有加工硬化效應(yīng)。即將晶粒為納米尺度的銅放在室溫下反復(fù)冷軋，延伸率能達(dá)到5100%，而不出現(xiàn)硬化現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)表明金屬納米材料具有與普通的金屬材料完全不同的力學(xué)性能和加工行為，縮短了納米材料理論和實(shí)際應(yīng)用的距離。納米材料“鼻祖”、德國(guó)科學(xué)家格萊特教授認(rèn)為，這項(xiàng)工作是“本領(lǐng)域的一次突破，它第一次向人們展示了無(wú)空隙納米材料是如何變形的”。這一成果被評(píng)為2000年中國(guó)十大科技新聞，申請(qǐng)獲準(zhǔn)專利7項(xiàng)。

1990年，盧柯在新晶化微觀機(jī)制的基礎(chǔ)上提出制備納米晶體的新方法———非晶晶化法，該方法具有工藝簡(jiǎn)單、晶粒度易于控制、界面清潔且不含微孔洞等優(yōu)點(diǎn)。論文在美國(guó)《J.Appl.Phys》及《Scripta Metall.Mater.》發(fā)表后至1994年6月份已被引用近200次。國(guó)際學(xué)術(shù)刊物《Mater.Sci.Eng.Reports》邀請(qǐng)他撰寫(xiě)此領(lǐng)域的專題綜述。這一方法已成為當(dāng)今國(guó)際上納米材料的三種主要制備方法之一。該制備方法的確定，使我國(guó)在納米晶體研究領(lǐng)域一躍進(jìn)入國(guó)際前列。1998年國(guó)際亞穩(wěn)及納米材料年會(huì)(ISMANAM)授予盧柯博士ISMANAM金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)? 以表彰他對(duì)這一新興領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。盧柯成為我國(guó)材料界第一位獲此殊榮的青年學(xué)者。

近年來(lái)，盧柯在《SCIENCE》等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文193篇，22次在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上做特邀報(bào)告，論文被SCI（科學(xué)引文索引）引用高達(dá)1200余次，確立了我國(guó)在世界上該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。他先后被選聘為國(guó)際納米材料委員會(huì)委員（唯一的中國(guó)委員）、國(guó)際《亞穩(wěn)及納米材料雜志》、《國(guó)際非平衡過(guò)程雜志》和《德國(guó)金屬學(xué)報(bào)》等學(xué)術(shù)刊物國(guó)際編委。他多次擔(dān)任國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議主席、分會(huì)主席或?qū)W術(shù)委員，兼任國(guó)內(nèi)五所大學(xué)的兼職教授和德國(guó)馬普學(xué)會(huì)金屬研究所、美國(guó)威斯康星大學(xué)、德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)、法國(guó)特瓦魯技術(shù)大學(xué)、新加坡國(guó)立大學(xué)訪問(wèn)教授，培養(yǎng)博士碩士生39人。作為中科院最年輕的院士———盧柯，他的實(shí)力與魅力都讓人驚訝。