從寒門(mén)學(xué)子到青年科學(xué)家他這樣“點(diǎn)亮”科研路

李晨陽(yáng)

“在科研路上，我經(jīng)歷過(guò)無(wú)數(shù)的艱難歲月，也有過(guò)一些自信滿滿的時(shí)刻，現(xiàn)在的心態(tài)則越來(lái)越平和?！苯邮苡浾卟稍L時(shí)，李志明講述了他從寒門(mén)學(xué)子成長(zhǎng)為一名青年科學(xué)家的故事。

中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授李志明與德國(guó)馬普學(xué)會(huì)鋼鐵研究所執(zhí)行所長(zhǎng)Dierk Raabe等研究人員合作發(fā)表的論文當(dāng)選《自然》2022年8月亮點(diǎn)工作。這篇論文報(bào)道了一種同時(shí)具有優(yōu)異軟磁性能和機(jī)械性能的多組元軟磁合金材料。

要弄清楚這篇入選《自然》年度亮點(diǎn)的工作做了些什么，就要了解長(zhǎng)期困擾軟磁材料領(lǐng)域的一個(gè)經(jīng)典難題——軟磁性能和機(jī)械性能（強(qiáng)度和塑性等）像“魚(yú)與熊掌”一樣難以兼得。

軟磁材料是一類矯頑力低、容易磁化也容易退磁的磁性材料，應(yīng)用于各類電能轉(zhuǎn)換設(shè)備中。對(duì)很多鋼鐵廠來(lái)說(shuō)，制造硅鋼等軟磁合金材料堪稱“致富法門(mén)”，相對(duì)于普通鋼材，軟磁合金材料可以制造發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等核心部件，在市場(chǎng)上的地位完全不同。

“但是現(xiàn)有的軟磁材料，幾乎都有一個(gè)很大的缺陷——機(jī)械性能不足?！崩钪久飨蛴浾呓忉?，“這樣的材料，一方面很難加工成復(fù)雜特殊的形狀，無(wú)法滿足更高水平的產(chǎn)業(yè)需求；另一方面，使用壽命短，殘次品和報(bào)廢率都很高，造成了大量浪費(fèi)，也給生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來(lái)很大損失?！?/p>

難題的關(guān)鍵在于，絕大多數(shù)提高材料機(jī)械性能的方法都會(huì)降低材料的軟磁性能。為了突破這個(gè)難點(diǎn)，李志明和合作者開(kāi)發(fā)出一種包含5種元素的Fe-Co-Ni-Ta-Al多組元合金，通過(guò)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)理優(yōu)化避免了兩種性能之間的沖突。

“他們的研究獲得成功的一個(gè)重要因素在于，多組元合金中的多種組成元素允許不同的甚至經(jīng)常相互沖突的性能分別優(yōu)化，這對(duì)僅由一種或兩種主要元素組成的合金來(lái)說(shuō)極其困難，甚至壓根不可能實(shí)現(xiàn)?！笔澜缰辖饘＜?、美國(guó)能源部橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任Easo P. George在《自然》上撰文評(píng)價(jià)道。

2014年底，28歲的李志明從上海交通大學(xué)博士畢業(yè)后遠(yuǎn)赴德國(guó)，開(kāi)展博士后研究。12月的杜塞爾多夫市夜長(zhǎng)晝短、陰冷多雨，他不熟悉這里的氣候，初來(lái)乍到就被淋成了落湯雞。這與他之前在美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校博士聯(lián)合培養(yǎng)時(shí)，當(dāng)?shù)乜偸顷?yáng)光明媚的天氣形成鮮明對(duì)比。

正式入職馬普學(xué)會(huì)鋼鐵研究所后，所見(jiàn)所聞在他內(nèi)心引起了巨大波動(dòng)。在名聲顯赫的“馬普所”中，鋼鐵研究所雖然只是個(gè)由三四棟小樓組成的規(guī)模較小的研究所，研究人員加起來(lái)只有200多名，但這里很多人都有極高的學(xué)術(shù)造詣，都在追求非常前沿的科學(xué)目標(biāo)。

“就像掉進(jìn)一個(gè)閃閃發(fā)光的寶庫(kù)，卻發(fā)現(xiàn)自己搬不動(dòng)這些寶藏。”李志明別無(wú)他法，唯有學(xué)習(xí)。一周7天，從早到晚，他常常不是設(shè)計(jì)研究方案開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，就是請(qǐng)所里的技術(shù)人員給自己培訓(xùn)。

就這樣過(guò)了大半年，他掌握了絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)技能和分析手段。“從這時(shí)起，我開(kāi)始有了一點(diǎn)自信?！?/p>

到了第二年，這種自信進(jìn)一步提升。這一年，他發(fā)表了人生中第一篇《自然》論文，既是第一作者也是并列通訊作者。不久之后，他又在鋼鐵研究所里成立了自己主導(dǎo)的研究組。

“我意識(shí)到通過(guò)不斷學(xué)習(xí)，掌握了一些新的研究技能，同時(shí)在主持研究組各項(xiàng)工作的過(guò)程中鍛煉了組織協(xié)調(diào)能力，因而有信心做出更多高質(zhì)量的研究工作，并提高研究組的國(guó)際影響力。我剛來(lái)時(shí)敬畏不已的Dierk Raabe所長(zhǎng)，開(kāi)始把我當(dāng)作一個(gè)成熟的合作伙伴……”李志明說(shuō)。

但是隨著知識(shí)和視野的進(jìn)一步開(kāi)闊，他發(fā)現(xiàn)“知道的東西越多，接觸到的未知也會(huì)越多”。

當(dāng)前材料科學(xué)與工程領(lǐng)域中不斷有新理論、新方法和新技術(shù)涌現(xiàn)，也有很多重要科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)難題亟待突破，這讓他學(xué)會(huì)用更客觀理性的目光審視自己、審視未來(lái)的道路。

2017年，他赴德后第一次回國(guó)探親，吃到了久違的家鄉(xiāng)美味，讓他油然而生一份“莼鱸之思”。

同時(shí)他目睹了國(guó)內(nèi)在先進(jìn)金屬材料科技領(lǐng)域的快速發(fā)展，認(rèn)識(shí)到國(guó)家科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需更多青年科研人員參與，也感受到國(guó)家對(duì)青年科研人員開(kāi)展前沿研究工作的支持，回國(guó)這個(gè)念頭在他心中越發(fā)堅(jiān)定。

2018年9月，他作為特聘教授入職中南大學(xué)，建立“先進(jìn)多組元合金”研究團(tuán)隊(duì)，同時(shí)還保留了馬普學(xué)會(huì)鋼鐵研究所的研究組客座組長(zhǎng)身份，持續(xù)推進(jìn)國(guó)際合作研究。

李志明。圖片|中國(guó)科學(xué)報(bào)

李志明的家鄉(xiāng)，在湖南省平江縣的一個(gè)小鄉(xiāng)村。在他小時(shí)候，這兒是貧困縣里的貧困村。但不管條件多么艱苦，父母都盡一切可能支持他讀書(shū)。到高中階段，他差不多就是當(dāng)年村里唯一的高中生了。

之后，他進(jìn)入景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)就讀材料工程專業(yè)。第一次走出家鄉(xiāng)，他濃濃的鄉(xiāng)音在同學(xué)間顯得格格不入。

剛開(kāi)始，他不太敢開(kāi)口，總是捧著書(shū)本默默地看。后來(lái)他為了能做兼職賺點(diǎn)生活費(fèi)，開(kāi)始苦練普通話，語(yǔ)言表達(dá)和溝通能力慢慢提高。

由于經(jīng)濟(jì)拮據(jù)，獎(jiǎng)學(xué)金就顯得尤為重要?！拔冶仨毐３植诲e(cuò)的成績(jī)，否則下個(gè)學(xué)期的學(xué)費(fèi)和生活費(fèi)都沒(méi)有著落。”他坦言。

大學(xué)畢業(yè)后，他到上海工程技術(shù)大學(xué)攻讀碩士學(xué)位。碩士期間他潛心科研，憑借不懈的努力和勤奮，在國(guó)內(nèi)外期刊上發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文，申請(qǐng)到數(shù)項(xiàng)專利，其碩士學(xué)位論文還獲得了上海市研究生優(yōu)秀成果獎(jiǎng)。

對(duì)那時(shí)的他來(lái)說(shuō)，發(fā)表第一篇國(guó)際學(xué)術(shù)論文無(wú)疑是最開(kāi)心的時(shí)刻之一。

“你能想象這種感覺(jué)嗎？只要通過(guò)自己的努力，付出時(shí)間、精力和思考，就可以揭示新的科學(xué)現(xiàn)象，創(chuàng)造知識(shí)并與國(guó)際同行分享，這是一種很棒的體驗(yàn)。就好像突然從一個(gè)很小的入口，來(lái)到一個(gè)能與全世界連接的空間！”李志明興奮地說(shuō)。

今天的李志明，已然是一位頗有建樹(shù)的青年學(xué)者。他從未向?qū)W生們提及過(guò)去的經(jīng)歷，怕顯得“太過(guò)說(shuō)教”。“但我真的很想告訴這些孩子，你們選擇做科研，能夠心無(wú)旁騖地學(xué)習(xí)和創(chuàng)造知識(shí)，是多么幸福的事情?！彼缡钦f(shuō)。

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