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【重庆日报】:潘复生与创新的那些事儿

重庆日报作者 : 白麟

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摘要
人物名片潘复生,1962年7月生,浙江省兰溪市人,中国工程院院士,重庆市科学技术协会主席,中国工程科技发展战略重庆研究院院长,重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心主任、教授,重庆市科学技术研究院院长。潘复生给年轻人的寄语。记者∵罗斌∵摄2017年11月27日,中国工程院公布2017年院士增选结果,潘复生当选院士。潘复生,国际著名镁合金科学家和知名铝合金专家,在镁合金、铝合金、工具钢、复合材...

人物名片

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    潘复生,1962年7月生,浙江省兰溪市人,中国工程院院士,重庆市科学技术协会主席,中国工程科技发展战略重庆研究院院长,重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心主任、教授,重庆市科学技术研究院院长。

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潘复生给年轻人的寄语。记者 罗斌 摄

 

2017年11月27日,中国工程院公布2017年院士增选结果,潘复生当选院士。

潘复生,国际著名镁合金科学家和知名铝合金专家,在镁合金、铝合金、工具钢、复合材料、薄带铸轧等多个领域有卓越建树。20多年来,他带领团队在镁合金相关领域开展了艰苦卓绝的研究攻关,取得了一系列重要成果,在推动镁合金在制造业等领域的规模应用方面,发挥了重要作用。

潘复生说,在多年的研究生涯中,创新思维的运用,对他和团队起到了极为关键的作用。而这种创新思维,是可以从每个人年轻的时候开始培养的。

学会提出问题 他为镁合金的规模化应用开创了新途径

近年来,潘复生和他的团队成功开发了一批高塑性高性能新型镁合金,不但成为国家牌号合金,还建立了国际标准,在世界镁合金领域发挥了重要的前沿影响。其中起到关键作用的,是潘复生创造性提出的“固溶强化增塑”合金设计新思路。

回想这期间的研究和创新历程,潘复生说,是“敢于提问”的创新思维帮助了他和他的团队。

一般而言,金属经过适当的合金化后,固溶元素会使强度、硬度有所提高(这被称作固溶强化),但其塑性会有所降低。镁本身具有密排六方晶体结构,对称性低,因此其塑性较低,加上合金化的影响,导致镁在结构制造等重要领域的推广应用中,存在巨大障碍。

潘复生没有被这个难题吓倒,他给自己和团队提出了一个问题:一般情况下,固溶强化会降低塑性,但这对于镁合金,是不是必然的?

对潘复生而言,敢于提问,意味着不会受到一些条条框框的约束,勇于突破一般的规律,而这往往是一些重要创新的起点。

顺着上述问题的思路,潘复生团队开始研究如何在固溶强化的同时,提高镁合金的塑性。经过不懈努力,他们发现了特种固溶原子影响基面和非基面滑移的独特作用,结合长程有序相、纯净度和晶粒度等参数的控制,成功实现了“固溶强化增塑”的目标,为镁合金的规模化应用,开创了一条可行性极强的新途径。

“敢于提问”的创新思维从何而来?潘复生回忆,1977至1978年,他在浙江兰溪高中毕业后,在当地中学当了一年代课老师,负责教高中物理和化学。由于条件有限(复习资料很少),连他本人此前也很少接触物理、化学,去哪里找题目给学生做呢?

潘复生只能一天到晚自己给自己提问,然后再把问题转化为教学生做的题目。通过“提问教学、自学法”,潘复生不仅顺利完成了教学任务,在高考中,他的物理、化学都获得了高分。巧合的是,他给学生出过的一道化学题,正好是当年的高考题。

在潘复生看来,自己在那段时间里,很好地锻炼出了一个科研工作者应具备的重要素质——发现问题、提出问题的能力。

“不会提问的人,是很难搞创新的。”潘复生说,比如一个小朋友,看到别人喝水的杯子口是圆的,那他可能要问,为什么是圆的?是不是因为材料、口感或是要满足其它需求?这就是一种基本的提问能力。

潘复生读研究生时,在做一个跟高速钢有关的课题期间,发现了一个问题:在一些高速钢标准中把硅作为杂质元素看待,要求将高速钢中的硅元素控制到百分之零点几以下的水平。他对此产生了疑惑:高速钢对各种杂质含量作出限制,是因为这些杂质基本都已明确对高速钢性能有害,但只有硅这个元素没有明确。 

那为什么在合金标准中又要限制硅?潘复生将这个疑惑请教老师,老师也认为是个问题。遇到了问题,反而激起了潘复生的研究欲望。在导师的支持下,他将这个题目作为了自己的研究生论文题目,并在后来通过不断深化研究,证明了适量的硅可以改善力学性能,某种程度上还可以起到部分代替昂贵钴元素的作用,在国内外发表了《含硅高速钢中的碳化物》等一系列论文,在高速钢领域产生了重要影响。目前,大多数高速钢标准已不再把硅作为杂质元素加以限制。

如今,潘复生在教学上,也要求学生必须先提出一些问题,再讨论如何解决,分析可行性,评估效果。“比如说从沙坪坝到解放碑,你不能光跟老师说,我没到过解放碑,该咋走?我会告诉学生,先不要问老师,你先自问,想走哪条路,用什么交通工具,途中可能会碰到什么问题。从创新角度,这其实就是要求用最快的时间,最低的成本,最环保的方法。”潘复生至今为止已培养20多名博士后,100多名博士硕士研究生,其中第一位博士生张静只用两年半的时间就完成了学业,目前已成为国家万人计划科技创新领军人才。张静教授至今还保留着潘复生院士当年指导学生从事科研工作的部分笔记。

积极了解世界 他访遍国内钢厂和英德高校

1993年,在英国牛津大学即将完成学术交流回国的潘复生,找到了英国政府的相关人士,提出了一个令对方惊讶的要求——想到英国所有拥有材料学科的高校去访问交流一次,并希望英国方面给予全部资金支持。

英方人士听到这话,第一反应自然是拒绝。毕竟一直以来,到英国留学和交流的中国人中,还没有哪个人提出过这种要求。但潘复生却用一个非常中肯的理由打动了对方:中国和英国未来要加强材料方面的学术与行业合作,就必须要提供加深互相了解的机会。

在英方的同意与资助下,潘复生用了一个月的时间,完成了对英国十多所知名高校材料学院的访问,并与多位材料学院负责人做了学术交流,探讨了铝合金、镁合金、铁基复合材料、高速钢等材料发展和应用中存在的问题和发展趋势。

做这些事与创新有什么关系?“做创新之前,我们必须了解世界。”潘复生说,了解以后,你才能知道你所要解决的问题和创新的方向。而要做高质量的创新,更是要了解世界最前沿的情况,因为在这个基础上,你只要往前走一小步,就是世界意义上的创新。如果不了解世界,即使你走一百步、一千步,你可能都还落在别人后面。

在研究生阶段,潘复生就长期在图书馆里查资料,经常因为待了太久而被锁在图书馆里。在研究高速钢的时候,他也在丁培道、周守则老师的大力支持下,走遍了国内的主要钢厂。

有了在英国的访问经历,1996-1997年在德国工作期间,潘复生又申请到该国高校材料学院、研究机构等作一轮访问,并想要德国研究基金会给予资金支持。德国方面一开始自然也不同意,提出的理由是“没有先例”。而当潘复生告诉对方自己在英国的经历后,德方人士立马同意了这一请求。

在英国、德国、澳大利亚的学习和工作,极大地提升、扩充了潘复生对世界前沿科学的了解,他也亲身体会、亲眼观察到这些学校和机构的创新体系、研究方法和方向,这为他后来的创新奠定了无比坚实的基础。“在当今网络时代,了解世界当然比过去容易多了,但有些实地考察和面对面交流仍然是非常必要的。”潘复生说。

而潘复生在上述国家开展的学术访问,也确实大大促进了国际间的学术交流。在第一届、第二届中英先进材料研讨会和第三届中欧先进材料研讨会上,潘复生均任中方主席;2007-2017年间,潘复生又连续担任了4届国际镁合金会议的大会主席。

在长年的学术交流访问中,一些发达国家在新材料研究和创新上,所采用的团队合作模式,也令潘复生印象极为深刻。

他坦言,随着科技创新对学科交叉的要求越来越高,要了解、分析一个创新领域,所需要的时间也越来越多。“再像过去那样,一个人锁在屋里独自搞研究搞创新,也越来越难了。”为此,他在学校的支持下,先后从清华大学、英国帝国理工学院、日本熊本大学等引进了刘庆、龙思远、彭晓东、张丁非、Jonghyun Kim等一批知名学者,也从法国贡比涅技术大学、比利时鲁汶大学、德国亥姆霍兹研究中心等引进了孙德恩、胥钧耀、袁媛、宋江凤等一批青年专家。

如今,潘复生已带领一大批国际顶级创新人才,在重庆大学建立起世界上规模最大、实力世界一流的镁合金研究机构。在学术界,潘复生担任了镁合金国际刊物的主编;在产业界,潘复生担任了ISO镁合金国际标准化技术委员会主席,显著提升了我国在世界镁合金行业的话语权。

善于逆向思维 他解决镁合金加工世界难题

潘复生有时与自己的学生聊天、开玩笑,会出一道题目:如果你开车到半路,有两块石头在路中间挡住了,车开不过去了,你怎么做?

“一般人的想法可能是搬走石头。那么有没有其它方法?能不能跳出石头,在路、车、人等方面考虑?”潘复生说,这里面就存在一个逆向思维的概念。又比如说,一般的动物园里,都是人在外面看笼子里的动物,而现在发展出来的野生动物园,却是人被关在了像笼子一样的观光车里。“在科技创新当中,如何运用逆向思维也是非常重要的。”

在潘复生团队的好几个创新中,逆向思维都发挥了关键作用。过去,镁合金加工的难度很大,因为在加工方面基本是参照其它金属合金的一贯做法,也就是对称加工,但镁合金越追求对称加工,性能反而越差。这也导致了全世界长期以来不能大规模生产变形镁合金产品,严重影响了镁合金的推广应用。

后来,潘复生团队运用了逆向思维,创新发展出了不对称加工技术。这一方法通过改变挤压模具结构等,使镁合金板材的挤压加工效率更高、产品质量更好。该技术的应用,使得与潘复生团队的合作企业,在世界上首次实现了镁合金板材的大规模生产,并使得镁合金变形材生产产生了重大变革。如今,该项技术在镁合金棒材、型材、板材等产品规模生产中,正发挥越来越大的应用潜力。

通过逆向思维实现的另一个重要突破,就是“无熔剂自纯化”。

镁的纯度,对其合金改善力学性能、降低噪音、提高耐蚀性等有重要影响,因此,高纯度一直是国内外镁合金行业追求的重要目标。但镁容易氧化,杂质多,采用传统熔剂净化方法,存在金属损耗增加、熔剂污染熔体等问题,不能有效实现深度高纯化。

对此,潘复生和他的团队没有按照常规思路,去研究如何改进熔剂成分,而是走了一条与依靠熔剂纯化相反的道路—开发无熔剂自纯化的新技术工艺。该技术工艺通过对镁合金熔体的热力学和动力学控制,可使镁合金中的杂质铁含量,降低到5ppm(百万分比浓度)以下,达到世界领先水平,解决了镁合金容易氧化、杂质多、高纯化难度大的世界难题。

潘复生独特的创新思维模式也和对基础研究的重视密切相关。潘复生早年在英国牛津大学和德国国家材料所工作时,连续多年从事材料的电子显微镜研究并得到了世界著名电镜专家Peter Hirsch院士的亲自指点。电子显微镜研究是原子层面的基础研究,这一阶段的工作对潘复生形成独特的技术创新思维具有极其重要的影响。潘复生一直认为,只有以基础研究为重点的知识创新与技术创新同步推进,科技创新才能实现持续创新。

“当前,创新生态正迅速改善,创新政策之好前所未有,科技创新遇到了新时代。”潘复生认为,“学什么做什么的时代正在改变,学习能力和创新能力的高低决定我们的未来,要懂得运用知识、学会提问、放眼世界,要拥有恒心毅力,重视偶然性,学会逆向思维,保持信心,只有这样,才能离成功更近一步。”

院士说

不求第一 但求最好

有句话叫“不求最好,但求更好”,我认为这话是影响创新的。不求最好,但求更好,只是说比你原来做得更好一点,但这种突破很有局限性。我们创新是需要横向对比的,如果老是自己跟自己比,是没多大意思的,也很难有真正的突破的动力。我父亲就一直告诉我,做事要“不求第一,但求最好”。第一很难,因为只有一个,但最好的却可以有很多个,你要做最好那个团组中的一个。这样的话,你也有了一个明确的目标。

不鼓励中小学生搞太多“奇思妙想”

我不太鼓励中小学生一天到晚去搞太多“奇思妙想”的东西,或者老是去质疑老师。我跟我小孩说,小学、中学,你要敢于提问,但得到老师的回答后,你就要相信老师讲的东西。有时候,老师会有0.1%的错,但不影响大局。如果你对老师的回答还有怀疑,可以把这个怀疑放到今后再去研究。但读到大学专业课后,你就必须要积极地去质疑、寻根究底。就老师而言,要注意不能粗暴、刻板地对待学生的疑问,像“本来就是这样”“书上怎么写你就怎么做”之类的回答,是会抹杀学生的创造力的。

背后故事>>>

“研究目标最好选择 大多数人都喜欢的”

 本报记者 白麟

在潘复生最开始接触到镁合金时,镁及其合金的应用领域还很狭窄。在整个合金材料研究领域,也少有人关注镁合金。那么,潘复生为何会选择这样一个看似“冷门”的研究领域,又是什么支持着他一直走到今天,获得如此大的成就?

潘复生表示,在某个阶段,自己做的事可能看似“冷门”,但从大的趋势和需求而言,自己选择的是一条明智的科研创新道路。“实际上,我们做的事情是‘大多数人都喜欢’的事情,这种创新也更容易,因为更能获得大家的支持。”

据介绍,镁合金具有密度低、比强度高、电磁屏蔽和减振降噪性能优良、散热效果好、生物特性优异、环境友好等特性。这种特性,使之在航空航天、交通、高端装备、建筑、3C产品、休闲产品、储能装备等领域,都有非常广泛的应用前景。许多国家都已把镁合金发展和应用上升为国家战略,习近平总书记专程去青海盐湖考察了“镁产业一体化”项目,对该工作做出了重要指示。

例如,在新能源汽车方面,现有电池技术下,新能源汽车重量大约会比传统燃油车重1/3-1/4,这意味着能耗也要大幅增加。要解决这个问题,就必须实施汽车轻量化。而镁密度只有钢的四分之一到五分之一,是铝的三分之二,镁合金的大量应用,无疑能够在汽车轻量化方面发挥重要作用。

潘复生强调,每一个国家的先进制造业,都会蕴含一些特色技术,而轻量化可能是未来中国制造业在国际上最有特色的领域之一。从产业的转型升级角度而言,镁作为最有潜力的轻量化材料之一,对提升我国制造业的竞争力至关重要。

更重要的是,镁资源十分丰富,约占地壳质量的2.35%,我国镁矿资源已探明储量,更是居世界第一。在我国铁矿、铝土矿需要大量进口的形势下,一旦受到国外的制约,将对国家的发展影响重大。从这个角度而言,镁合金的推广应用利国、利民,对镁合金的研究,也绝对是大家都喜欢和需要的。

潘复生表示,他个人和团队在探索一个新领域的同时,也希望重庆在这个领域中能有独特性。重庆是以制造业为主的工业城市,镁合金等轻量化材料的应用有助于重庆制造业的新突破,而这个突破也正好顺应了重庆经济社会发展的需要。

目前,镁合金已成为我国具有国际话语权的少数金属材料之一。但潘复生坦言,镁合金行业现阶段的发展也面临一些挑战:和钢铁、铝合金相比,镁合金基础研究还比较滞后;低成本先进深加工技术也有待提升;设计与应用领域衔接需进一步完善等。“希望有更多的优秀科技工作者加入到镁合金的研究与开发队伍中,共同为实现我国从材料大国到材料强国做出新的贡献。”

 

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来源:重庆日报

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