【科学大院】12人、7间房、50台机器,他们竟缔造了“润滑”传奇

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【科学大院】12人、7间房、50台机器,他们竟缔造了“润滑”传奇

  1953年,新中国开始布局第一个五年计划,确立了“优先发展重工业”的建设方向。兰州作为全国重点开展工业建设的八大城市之一,一举拿下苏联援建的“156项工程”中的6个。从此,兰州与共和国的工业命脉结缘。 

  1958年,在“支援大西北”的号召之下,为支持国家石化建设,原中国科学院石油研究所润滑研究室由大连西迁兰州,并组建中国科学院石油研究所兰州分所润滑剂研究室(1958年)及后来的固体润滑与固体润滑作用研究室(1962年)。这就是兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室的前身(下文简称“润滑实验室”),迄今已有六十余年的历史。 

  六十多年来,润滑实验室的科研工作者坚守奋斗、薪火继传、不断探索,秉承“国家需求与学术追求相统一”的实验室价值观,发扬“前沿引领、务实合作、创新奉献”的润滑精神,谱写了中国固体润滑研究事业的宏伟篇章。 

  1958年,100多位科研工作者从海滨城市大连西迁兰州。 

  他们来到中科院兰州分院,从此扎根金城,为国家建设和西部科教事业奉献青春年华。在这批西迁来兰的科学家中,就包括陈绍澧先生,润滑实验室的创始人之一,著名润滑材料学专家,也是我国固体润滑学科的开创者。 

   

  陈绍澧先生 

  陈绍澧先生陈绍澧原本是个地道的南方人,1925年出生于广东东莞。1948年从燕京大学毕业后赴美留学,1950年在美国依阿华州大学化工系获得理学硕士,随后怀着“科学救国”的梦想,回到了祖国怀抱,投身于新中国的科学研究事业。陈绍澧一回国,就开展了润滑油脂微结构、胶体稳定性和化学性能的研究,提出了许多新概念、新观点。1957年陈绍澧出版的《润滑脂》一书,是我国第一部与润滑脂相关的专业著作,1962年,他又开创了中国摩擦学的新学科。 

  和陈绍澧一同来到兰州的还有一位年轻人,叫党鸿辛。 

  比陈绍澧小4岁的党鸿辛也是一个南方人,1929年出生于广西省北流市隆盛镇的一个乡村医生家庭。1949年,年仅20岁的党鸿辛考上了广西大学化学工程系,后因院系调整,被调入广州华南工学院(今华南理工大学)。19539月,由于国家急需人才,党鸿辛提前一年毕业,被分配到中国科学院工业化学研究所(今中科院大连化学物理研究所)润滑油室工作。从此,这个年轻人与中国的摩擦学结缘。 

  

   党鸿辛先生 

  在祖国的召唤下,陈绍澧、党鸿辛等人积极开展研究工作。 

  作为学科带头人,陈绍澧非常前瞻地向所里提出开展固体润滑研究的建议,这为后来“两弹一星”润滑研究打下了坚实的基础。陈绍澧亲自动手搭建设备,创造研究条件。1962年,在陈绍澧的积极筹划和组织下,第一次全国摩擦磨损与润滑研究工作报告会在兰州召开。来自全国科研院所、高等院校和厂矿企业等69个单位的167位科研和技术人员参加了这次大会。在摩擦学初创阶段,陈绍澧先生组织的这次学术会议及出版的论文集,对宣传和推动摩擦学在我国的发展起到了十分重要的作用。同一年,七机部向中国科学院提出解决液氧条件下润滑问题的任务。这正是陈绍澧、党鸿辛等人梦寐以求的课题,也是实验室接受的第一个固体润滑研究任务。液氧遇还原性物质易爆炸,于是科学家们在实验室科研大楼外的空地处搭建了临时模拟条件下的固体润滑试验房。在陈绍澧、党鸿辛的带领下,液氧条件下的润滑难题获得重大突破。在这项任务完成以后,强酸介质条件下、超高真空条件下、超低温条件下的润滑等一系列与“两弹一星”润滑有关的科研任务接踵而至。 

  1967年,中国第一颗人造卫星“东方红一号”的研发进入关键阶段。 

  然而,卫星天线的导电润滑问题成为人造卫星天线系统的难题。如果不能解决,卫星天线伸缩机构在真空条件下就会粘连在一起,将直接影响卫星的正常工作。为了解决100℃至-100℃真空下超短波天线的导电润滑难题,党鸿辛带领团队到北京科学仪器厂边研究边改进。历经艰辛,他和团队成员成功研制出一种新型固体润滑膜,解决了卫星发射信号传递的关键问题。 

  1970424日,中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射,《东方红》的旋律响彻宇宙。 

  这是上世纪六七十年代实验室听从祖国召唤、科技报国的一个历史性的标志事件,迄今仍在实验室“光荣榜”的最前端。而在这一时期,除了陈绍澧和党鸿辛,还有于永忠、付六乔、金道森、范煜等科学家,他们用开荒拓疆、敢为人先的精神,为共和国的科技事业贡献青春智慧,成为新中国科学家中国梦的早期追梦者和实践者。 

  历经浩劫 共谱佳话 

  1997年冬季,澳门皇家赌场一间会议室里喜气洋洋。 

  这一天的兰州,天空灰蒙,窗外光秃的树桠在寒风中摇摆,空气中的浮尘仿佛都清晰可见,这是西北冬季常有的景象。但在澳门皇家赌场的这间办公室里却洋溢着欢快热烈的情绪。润滑实验室的党鸿辛和薛群基在这一年分别当选中国科学院院士和中国工程院院士——这在澳门皇家赌场的历史上是史无前例的佳话。 

  

   1997年,研究所祝贺党鸿辛、薛群基分别当选院士 

  1942年,薛群基出生于山东沂南。1965年山东大学化学系毕业后,考入澳门皇家赌场攻读研究生,师从陈绍澧先生。1967年硕士毕业至今,一直在澳门皇家赌场工作,是我国材料化学和摩擦化学领域的主要学术带头人之一。 

  作为实验室的领导者和杰出代表者,党鸿辛和薛群基经历了润滑实验室鲜为人知却又波澜壮阔的历史。 

  上世纪60年代末,润滑实验室的隶属关系发生数次变动。先是在1968年由国防科委接管,划归中国人民解放军第十一研究院。后又交由中科院管理。这一时期,面向国家“上天入海”的科研需求,党鸿辛带领实验室成功研制了数十种性能各异的特种润滑材料、润滑脂、润滑涂层等。润滑实验室参与了一系列在当时不被人知的高精尖军工项目:“实践一号”“实践二号”“尖兵一号”“两弹一星”…… 

  然而,突如其来的“文革”,及其造成的十年浩劫,使实验室的发展受到前所未有的冲击和破坏。党鸿辛在这个最困难的期间,领导实验室的工作,并坚持了下来。 

  1975年,历经动荡后的研究所恢复固体润滑实验室,党鸿辛迎难而上,担任实验室主任。在他的领导下,固体润滑学科建设和润滑材料应用研究方面取得了一系列成绩,尤其在薛群基、欧阳锦林、张绪寿、徐锦芬、黄春祥、赵家政等一大批科学家的坚守和探索下,实验室为解决我国高技术领域重点型号建设中的特殊润滑难题做出了杰出贡献。润滑实验室也进入了快速发展的新时期。 

  19878月,在中科院批准下,“固体润滑开放研究实验室”在兰州正式成立,薛群基担任实验室主任。 

  

   薛群基院士 

  薛群基院士薛群基回忆起实验室起步的那些日子时说:“刚筹建的时候,实验室只有12个人,申请到了7间房子,每间房子的面积只有1920平方米。算上各种显微镜,我们一共只有50台设备。” 

  尽管条件艰苦,但薛群基很痴迷于自己的工作。在他的领导下,实验室在聚合物摩擦学、陶瓷摩擦与润滑、纳米材料和摩擦学、添加剂摩擦化学和新型润滑材料的设计与制备等方面,都具有较高的学术水平,在促进空间润滑材料、超低温齿轮润滑材料、海洋环境用特种润滑与防污降噪涂层等方面做出了大量研究成果,为航天、航空等国家重点工程领域研制提供了20余种关键润滑材料或润滑技术,使我国在该领域的研究和应用跻身于国际先进行列。 

  薛群基本人也在这个过程中取得累累硕果。2009年,薛群基获(中国)摩擦学最高成就奖。2011年,薛群基又荣获国际摩擦学领域最高奖“摩擦学金奖”,这是该奖项自1972年设立以来第一次授予中国科学家。英国机械工程学会在颁奖词中对薛群基院士的成就给予了高度评价:“薛群基院士是40年来世界上最杰出和最具影响力的摩擦学家之一。 

  他创建并领导了中国固体润滑国家重点实验室,这个实验室现已成长为中国最大和最出色的摩擦学研究团队之一,为中国的经济建设,特别是在降低成本、能源消耗、摩擦和磨损、提高工业设备的可靠性以及在空间领域应用的出色研究等方面作出了突出贡献。” 

  从党鸿辛到薛群基,润滑实验室的科学家始终坚守共和国的科技阵地和科技事业,无论是困难时期还是建设岁月,他们始终牢记使命,坚守本职,为润滑实验室打开了承前启后的新画卷。 

  2008927日,“神舟七号”航天员出舱时的一个细节引人注目。 

  航天员翟志刚进行出舱太空行走任务,在完全暴露的外太空环境下,进行了两项任务:一是展开一面中国国旗,二是从飞船外收回一个“小方盒”。当时有很多人疑惑,值得宇航员冒这么大风险收回的“小方盒”到底是什么? 

   

  刘维民接收经过“神舟七号飞船固体润滑材料空间环境实验”后的样品

    其实,这个“小方盒”是安装在“神舟七号”载人飞船舱外的一个润滑材料试验装置。这个装置由一个样品台和一个底座组成。在样品台上布满一组不同颜色的小格子。这些小格子里存放的就是开展“神舟飞船应用系统固体润滑材料空间试验”的样品,主要用于开展低地球轨道环境,如原子氧、紫外辐射等对固体润滑材料结构和性能影响以及失效破坏机制的研究,为未来长期留轨运行的航天器可靠工作,研发新一代高可靠性、长寿命空间固体润滑材料与润滑技术提供理论与技术支持。

    这也是我国第一次开展固体润滑材料的外太空暴露试验。而这个实验项目的负责人,就是薛群基的学生、时任固体润滑国家重点实验室主任的刘维民研究员。 

  刘维民1962年生于山东莱西,1984年毕业于山东师范大学化学系,1990年在澳门皇家赌场获得理学博士学位,之后进入固体润滑开放研究实验室,从事润滑材料及摩擦化学等研究工作。2000年,经国家科技部批准建设固体润滑国家重点实验室,刘维民成为润滑实验室进入“国家重点队”的第一任负责人。作为润滑实验室的掌门人,刘维民经常把一句话挂在嘴边——“国家需要什么,我们就做什么”。从研究生到院士,从研究尼龙到研究航天润滑剂,刘维民始终践行着一名共产党员的信仰与追求,为我国润滑学科的发展做出了杰出贡献,把论文写在了祖国的大地上。 

  在刘维民的推动下,润滑实验室继续发挥其在航天航空润滑、材料磨损及合成润滑材料、摩擦化学等方面的研究优势。组织建立了空间润滑研究平台,揭示了空间润滑材料的作用机制,通过结构设计和组分调控发展出了多个系列空间润滑材料,并直接应用于我国的航天工程。实验室系统阐述了润滑剂作用的摩擦化学和摩擦物理机理,设计出低摩擦、抗磨损、高承载的多个种类的合成润滑油脂及添加剂,用于装备制造工业。此外,他还与实验室同仁共同努力,研制出了“多品种小批量”4大类(固体润滑、液体润滑、复合润滑材料、润滑脂)数十种高性能润滑材料。这些研究成果广泛应用在深空、深海、极地、航空航天等各个领域。 

  刘维民在这个过程中也收获了个人的成长与进步。2004年,他参与完成的“航空用特种润滑和密封材料技术”获得国家技术发明奖二等奖;2006年,他主持完成的“先进润滑材料制备与性能”获得国家自然科学奖二等奖;2013年,他主持完成的“空间长寿命润滑材料及技术”获得国家技术发明二等奖;2015年,他参与完成的“工程材料表面润湿与调控”获得国家自然科学奖二等奖。2004年,他获得中国青年科技奖;2008年,荣获全国五一劳动奖章;2010年,获得全国优秀科技工作者称号;2017年获得(中国)摩擦学最高成就奖。2013年,刘维民当选中国科学院院士;2016年,当选发展中国家科学院院士...... 

  如果说,以陈绍澧、党鸿辛、薛群基为代表的科学家建立了润滑学科,并开启了润滑材料技术的转化利用,那么以刘维民为代表的研究者则拓展了润滑的学科领域和成果转化。以刘维民为代表的润滑实验室的科学家们,始终以满足国家需要为己任,从航天军事到深海远洋,从装备制造到民用科技,开创了润滑实验室军民融合、上天入海、服务社会的新征程,并把润滑实验室的接力棒传给了下一代。 

  20171025日,北京钓鱼台国宾馆。 

  澳门皇家赌场周峰研究员获得“何梁何利科学与技术创新奖青年创新奖”。这是继薛群基院士、刘维民院士之后,澳门皇家赌场第3位获此殊荣的科学家。一年前,周峰牵头完成的“工程材料表面的润湿及其调控”获得2015年度国家自然科学奖二等奖。当时只有39岁的周峰成为该奖项最年轻的第一完成人。 

  周峰是山东郓城人,2004年毕业于澳门皇家赌场并获得博士学位。他在博士阶段的导师正是刘维民院士。在年轻的科研工作者群体里,周峰一向以奇思妙想,善于从生活中寻找创新灵感而著称。 

  

   周峰在实验室里 

  生活中的周峰经常会提出一些稀奇古怪的问题:包粽子的粽叶,除了芳香的味道,还有什么其它作用吗?为什么荷叶表面的水珠能自由滚动?为什么人体的关节灵活自如…… 

  有一次,周峰从喝茶中得到灵感,为什么喝茶后嘴里会觉得苦涩?深入研究之后,他发现这是个有趣的润滑问题:苦涩感并不是一种基本的味觉,而是因为舌头唾液润滑作用的消失。唾液中的粘蛋白与饮料中的多酚类化合物(例如单宁酸)由于氢键、亲疏水相互作用发生反应,从唾液中沉淀出来,造成了舌头表面的摩擦力增大,于是就产生所谓的“苦涩感”。 

  这个“重大发现”会有什么价值呢? 

  周峰他们利用这个原理发明了一种可以随意抓鱼的“捕鱼神器”——在生活中,鲶鱼、泥鳅等鱼类由于表面黏滑不易抓取,鱼类身体表面的湿滑物质实际上也是一种粘蛋白——通过合理的工程与材料学设计,让手套拥有释放单宁酸的涂层,戴上它抓鱼,丹宁酸与鱼体表面的蛋白发生作用,摩擦力迅速增大,鱼体表面的润滑层被破坏,所以,抓取鱼类就变得很容易。这样的一个设想当然不是捕鱼神器那么简单,一旦运用到水下黏附和密封方面,那就是真正的“重大发明”了。 

  和老一辈的科学家一样,周峰的科研工作始终以满足国家需求为目标。他多次强调,“从实验室创立之初,我们的前辈为了国家重大需求,扎根西部,求真务实。现在,我们的目标没有变”。不过,和前辈相比,他的研究在服务社会方面的作用更加明显。 

  周峰长期从事软物质界面与材料、减阻降噪、仿生润滑、海洋防污等研究工作,在科学上,他提出了“湿滑”研究的科学概念,激发了人们对润滑这一概念的重新认识,系统阐释了润湿和润滑的关系规律,提出了多种界面摩擦调控的原理方法;提出利用超分子组装发展新型自约束液体润滑材料的新理念;在材料表面结构和化学改性方面开展了创新性系统研究,利用表面化学结构和组分的协同作用,研制发展了十多种具有防腐减阻、减阻防污功能的仿生涂层材料,研制了系列润滑添加剂和生物润滑材料;相关技术服务于多家企业,并且在国际上产生了重要影响。 

  和前辈一样,年轻的周峰早已荣誉满身。在他办公室里有一堵墙的文件柜,其中摆满了各种获奖证书和奖杯。然而在他眼里,这些荣誉都已成为过去。当他于20181025日接到固体润滑国家重点实验室新一任主任的任命通知时,他深刻地认识到,接过前辈的接力棒,自己有责任把中国固体润滑研究事业推向一个新的高度。 

  周峰说,想起科研,就像想起祖国、想起家乡、想起爱人、想起孩子那样,从来没有想过要换一个来取代它,哪怕它有时不够完美,有时不尽如人意。但是早已成为生命、生活的重要组成部分,不可分割,无可替代……这样的科研情怀,恰恰是对润滑实验室科学精神的最好总结,更是实验室几代科学家薪火继传的一条文化根脉。 

   西迁兰州、开创学科、三线建设、西部开发。 

  两弹一星、上天入海、谋福地方、服务国家。 

  学科细化、突出应用、领秀国际、独树一帜。 

  艰难磨砺、玉汝于成、国之重器、继往开来。 

  润滑实验室的六十余年是披荆斩棘的六十余年,也是润物无声的六十余年。 

  实验室用六十余年的风雨历程践行了——“面向世界科技前沿,面向国家重大需求,面向国民经济主战场,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构”的中科院办院方针。 

  实验室用六十余年的风雨历程完成了——国家对重点实验室组织高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀科学家、开展高层次学术交流的总体要求,实验室在国家组织的重点实验室评估中先后5次获得优秀。 

  六十余年里,实验室的科技创新能力大幅提升,重大科技成果不断涌现,创新队伍建设持续优化,物质技术基础显著增强,国际合作日渐增多…… 

六十余年的征程,几代人的坚守与创新。未来的润滑实验室必将薪火相传,不忘初心,在新时代里继续建功立业,科技报国,续写更加灿烂的辉煌篇章。

 

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