古老學科也有未來

9月6日，2020未來科學大獎在京揭曉。

“物質科學獎”授予中國科學院院士、中國科學院金屬研究所研究員、沈陽材料科學國家研究中心主任盧柯。獎勵他開創性的發現和利用納米孿晶結構及梯度納米結構以實現銅金屬的高強度、高韌性和高導電性。

他在接受《中國科學報》專訪時表示，一個聚焦“未來”的大獎頒發給一個“古老”的學科，這給從事傳統領域的科研人員帶來了巨大鼓舞。

以下是專訪實錄：

《中國科學報》：您有想過自己有一天能獲得這項大獎嗎？

盧柯：因為我所在的材料科學領域是一個相對傳統、古老的領域，所以我覺得一個聚焦“未來”的科學大獎不太可能落到我頭上。正因如此，我今天特別驚訝。

《中國科學報》：“未來”科學大獎頒給了一個“古老”的學科，是否意味著傳統學科其實也充滿了突破的潛力？

盧柯：我想是的。未來科學大獎應該是面向未來的。而我相信材料科學這個傳統領域依然有著廣闊的未來。

我從大領域來講是做金屬材料的，從小領域來說是做納米金屬材料的。金屬材料的結構到了納米尺度會表現出什么新性能，會出現什么新現象？這就是傳統材料科學領域中出現的新問題。

這個意義上講，把未來科學大獎頒給我，不是頒給我一個人，而是頒給了我們這個孕育著希望的領域。很多同事在給我發來的微信、短信中，都說這是我們這個領域的喜訊。事實上，未來科學大獎給我們這些從事傳統領域的人一個巨大的鼓舞。

《中國科學報》：未來科學大獎是一個民間科學大獎。對一個科學家來說，拿政府的獎和拿民間的獎，在感覺上有什么區別呢？

盧柯：無論是政府組織的科技獎勵，還是民間出資組織的科技獎勵，都應該是基于同行對科技創新成果的評價，只要客觀公正，他們本質上沒有差別，對科技界都是件好事，都會推動科技事業的發展。

2019年，我獲得了金屬材料領域最具國際影響力的獎——Acta Materialia金質獎章，也是一個國際同行評出來的民間獎。

《中國科學報》：您對于自己的“未來”有何期待，接下來的科研生涯中最想做成哪件事？

盧柯：我有好多特別想做的事情，最大的愿望就是把金屬這樣一個非常傳統的、普遍存在的材料，在進入納米這樣小的尺度后能產生的新規律，摸得更全面一些。

我們的研究工作很像是瞎子摸象，今天摸著一點，明天摸著一點，如果能再工作10年、20年，希望能把這頭大象的形貌勾畫得全面一些，能給年輕人講一個比較完整的故事。

《中國科學報》：目前您所在領域面臨的核心問題是什么？

盧柯：我們最初面臨的問題就是怎么把微觀結構縮小到納米量級，所以我們做了二三十年的主要工作其實就是制備。

“制備”聽起來是個簡單的技術問題，實則不然。一個材料制備不出來，除了我們的工藝技術水平不夠，更重要的是我們對納米尺度下材料的很多規律，比如結構形成演化規律、結構穩定性規律、結構性能關系規律都不清楚——這是一個綜合性的問題。

所以，最后我們的功夫是花在怎么能夠把結構演化到納米尺度，怎么能穩定住它。最終我們發現的納米孿晶結構和梯度納米結構都是比較穩定的結構，而且它們表現出了很好的性能。

《中國科學報》：您曾說納米孿晶結構的發現過程是很偶然的，這其中有什么故事嗎？

盧柯：我們當時并沒有想要做出納米孿晶，只是想做出晶粒尺寸很小的銅。結果卻發現銅的晶粒尺寸并沒有那么小，反而出來了一堆副產品（亞結構），就是現在我們所說的納米孿晶結構。但這個副產品的性能特別好。

過去我們不知道有這樣一種納米結構，于是花了很大精力來理解：它為什么會形成這個結構，這個結構為什么會表現出這樣的性能？但當我們把論文投出去后，送一次被退一次，送一次被退一次。因為大家不認為這是一種典型的納米結構，不是一種大家所認同的納米結構。因為納米孿晶的晶粒尺寸不在納米量級，只是它的層片厚度在納米量級。

那段時期我們被拒稿折磨得快要受不了了，以至于都想放棄了。就在決定最后一次努力的時候，《科學》接受了它，那是在2004年。

《中國科學報》：納米孿晶這個結構有什么特點，有什么用處？

盧柯：孿晶之所以叫“孿”晶，是因為它是一個非常規則的晶界，晶界兩邊的晶格是對稱的，所以它非常穩定——這是大家已經知道的知識。

但當我們把孿晶界之間的間距做到特別小，小到納米級別，結果發現它的性能特別好，這是我們萬萬沒想到的。

如果我們把普通銅的強度通過合金化或晶粒細化提高幾倍，它就變得特別脆，導電性也會損失，而做成納米孿晶銅以后強度可以提高到10倍，比一般鋼的強度都高，同時它還有塑性、可以變形、可以加工，導電性還不會損失。也就是說，它在保持金屬出色的導電性能同時又大幅提升了強度。

《中國科學報》：性能如此優異的材料，是不是能很快得到廣泛應用？

盧柯：一個新材料從原理的發現，到應用于工業產品中，這個過程少則十幾年，長則幾十年，中間還有許多環節，需要很多人的參與。要推動材料的應用，就要發揮企業在技術創新中的主體作用，這是國家一直在倡導的。科學家完成了科學原理的發現，接下來要運用這些新原理推動技術創新，在這個階段企業應該成為技術創新的主體，通過產學研融合，促進新技術的產生和應用。

《中國科學報》：據說您的研究在起步階段被很多同行當成“笑話”。您是怎么在周圍人都反對的情況下堅持這個方向的？

盧柯：這個說來就很簡單了，我這個人“一根筋”。你們說“不好”，但又說不出道理來，我是不聽的。我認為正確的事情一定會堅持到底，不太容易放棄。

《中國科學報》：您最想對現在的年輕人說些什么？特別是當他們處于比較困難的人生階段時。

盧柯：我也有很多學生，我最常對學生說的一句話是“看遠一點，不要只看眼前”。

看遠一點的好處是什么？你現在碰到的困難，看遠一點后會發現不過是個小困難；你現在取得的成績，看遠一點后就會發現只是一個小成績。

但是年輕人不太容易看遠，大多關注的還是眼前的事——這可能也是自然規律吧。正因如此，我更愿意把這個建議向年輕人多重復幾遍：看得遠一點，做事情專注一點，標準提得高一點。