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劉維民:結緣固體潤滑
中國科學報報記者 劉 丹
世界能源的1/3最終消耗在哪里?
答案是,消耗在摩擦上。除此之外,全球一半以上的機械零件失效由磨損引起;摩擦和磨損造成的損失相當于全球GDP的2%左右……
“對抗”摩擦,潤滑是重要一途。而在航天航空領域,固體潤滑技術更是直接關系重大工程的成敗。
目前,在這一國際前沿領域,中國已占據(jù)一席之地。在國內(nèi)該領域執(zhí)牛耳者,當推中科院蘭州化學物理所固體潤滑國家重點實驗室,他們發(fā)展了系列化的固體潤滑材料并在固體潤滑材料中使用了稀土元素,創(chuàng)國際先例。
劉維民,是該所所長和實驗室主任。
“神七”出艙的潤滑實驗
2008年11月7日,人民大會堂,翟志剛從國家主席胡錦濤的手中,接過了“航天英雄”勛章。
勛章只有一枚,但航天英雄背后是千萬個無名英雄,劉維民就是其中的一位。劉維民帶領的團隊,承擔并圓滿完成了“神七”固體潤滑材料試驗項目——翟志剛出艙取回的那個試驗樣品,就是他們制造的80片各種各樣的固體潤滑材料。
“試驗的圓滿完成,是中國空間材料研究,特別是潤滑材料研究領域的一個新的里程碑?!毖θ夯菏咳绱嗽u價實驗的重大意義。
鏡頭切換到2008年10月6日上午,蘭州化物所的一間試驗室里。
劉維民小心翼翼地把翟志剛取回的試驗材料放進一個潔凈工作臺里,然后剪開密封袋,曾暴露于太空環(huán)境中的固體潤滑材料樣品展現(xiàn)在人們面前。
這些樣品與地面上的同類樣品相比,肉眼就能看清楚其中的變化。尤其兩片銀色的樣品已經(jīng)變成了淡黃色。
“看起來至少兩類變化很大。接下來要對樣品表面形貌和化學成分進行分析,3至6個月時間估計會有初步結果?!眲⒕S民說。
固體潤滑材料一般能適應大約-200℃到200℃的溫度變化,且不易揮發(fā),比較穩(wěn)定。航天和軍事等方面用的固體潤滑材料,有些價格賽過黃金。
以風云三號為例,它的35套運動部件里,絕大部分需要使用固體潤滑材料。中國早在東方紅衛(wèi)星發(fā)射時,就開始使用固體潤滑材料;從神舟一號飛船開始,重視固體潤滑材料空間環(huán)境行為以及空間應用試驗。
“通過這次試驗,我們還希望能考察太空環(huán)境對固體潤滑材料的影響,發(fā)展新的空間潤滑材料?!眲⒕S民說。
在“神七”試驗中,除了固體潤滑材料本身的試驗外,還要保證航天員順利地把固定在艙外的樣品取下來。為此,蘭州化物所與中科院光電研究院聯(lián)合攻關,經(jīng)過2000多次反復試驗驗證,設計并研制了同時具備鎖緊及解鎖功能的試驗裝置。
翟志剛出艙那天,劉維民守在中央電視臺的直播間里?!翱吹剿茼樌?,沒有出錯,我心里一下就踏實了?!?/P>
自那以后的半年多時間里,劉維民團隊對經(jīng)過空間環(huán)境試驗的數(shù)十片樣品的形貌與結構、機械力學性能、摩擦學性能、化學成分等進行了系統(tǒng)分析,獲得了一批原子氧、紫外光等對固體潤滑材料性能及化學變化的科學數(shù)據(jù),為發(fā)展新型潤滑材料奠定了重要的科學和技術基礎
與潤滑結緣
劉維民和固體潤滑的結緣,是“純屬偶然”:“可以說,是黨鴻辛院士的一句話改變了我一生的命運?!?984年,剛剛畢業(yè)于山東師范大學化學系的劉維民接到了黨鴻辛先生的一封電報,問他是否愿意讀固體潤滑的研究生。
在劉維民的面前,一條延展的科研道路正逐漸清晰。
博士期間,劉維民進行硼類化合物作為潤滑添加劑的研究,是他人生道路上最重要的一塊基石。此后二十多年間,他與其所帶領的科研團隊密切合作,在航天、航空、裝備制造等高技術工業(yè)用潤滑材料領域取得了多項重要成果。
2004年,由他參與完成的“航空用特種潤滑和密封材料技術”,獲得了國家技術發(fā)明獎二等獎;2006年,由他主持完成的“先進潤滑材料制備與性能”,獲得了國家自然科學獎二等獎。此外,他還作為第一獲獎人獲得了4項甘肅省科技進步或技術發(fā)明獎一等獎。
“國家需要什么,我們就做什么”
在潤滑研究科技資源并不充實的大西北,為何能夠得到如此迅速的發(fā)展?這是采訪中記者不斷追索的疑問?!斑@也是我一直在問自己的問題?!眲⒕S民說。
“我們潤滑科技所取得的發(fā)展,始終立足于滿足國家戰(zhàn)略需求,國家需要什么,我們就做什么?!眲⒕S民告訴記者,這是他在二十多年前就得到的認識,“答案雖然很簡樸,但卻是不變的真理?!?/P>
1991年,博士畢業(yè)后劉維民獲得一次去美國圣路易斯參加國際學術會議的機會,那是他第一次邁出國門,無論是圣路易斯的大拱門,還是洛杉磯的迪士尼樂園,在他的記憶中依然感到十分震撼,而中美之間工業(yè)化社會發(fā)展程度的巨大差距,也給他留下了至今沒有停息的追索。
“從那時候起,我就沒有停止過追問:美國為什么走在我們前面?他們的經(jīng)濟社會發(fā)展有需求,才有了科技進步的動力。也許我們能夠在一些科學問題上超越對手,但在工業(yè)和工程領域,我們憑什么才能夠追趕?”劉維民說。
當時的劉維民想不到,僅僅用了不到20年,中國人發(fā)射的“神七”,就將他們的潤滑材料帶上了太空。
這么多年科研生涯中,多年前的一件小事讓劉維民始終記憶猶新。為了一個國家項目的突擊攻關,時任蘭化所所長的薛群基院士搬了個凳子,就坐在實驗室的門口督陣。“那時我們的壓力很大,剛好是‘五一’長假期間,天天雨都在下個不停,所里前面一條路正在修,我主要負責技術方案的改進,和大家通宵奮戰(zhàn),每天都是一腳泥地來到實驗室。在整整吃了兩個星期的盒飯之后,才終于得到滿意的實驗結果?!闭窃谶@樣不懈絲毫的追趕中,他們成就了中國科研力量的積累與進步。
“我覺得我一直追問的問題,現(xiàn)在已經(jīng)有了答案?!眲⒕S民說,“我們憑什么追趕?我們?yōu)槭裁茨芸焖侔l(fā)展?因為我們始終立足于滿足國家需求?!?/P>
《科學時報》 (2011-11-29 A1 要聞)