語音播報

張永勝(左二)在實驗室工作。中國科學院蘭州化學物理研究所供圖
“我們做科研講究‘大處著眼,小處著手’。”中國科學院蘭州化學物理研究所研究員張永勝在近日接受《中國科學報》采訪時說,“‘大處著眼’就是緊盯國家重大戰略需求,把潤滑材料研發從基礎研究到工程應用的全鏈條都統籌好,為成果轉化鋪好路。‘小處著手’就是抓細節,從基礎理論、新原理這些最底層的東西開始研究,把基礎打牢。”
張永勝秉持著“大處著眼,小處著手”的原則,帶領團隊長期扎根西部,在陶瓷摩擦磨損、潤滑與密封等關鍵領域深耕細作,開展了一系列系統性、創新性科研工作,為我國材料科學的發展作出了卓越貢獻。憑借多年如一日的堅守與奉獻,今年,張永勝獲“全國先進工作者”稱號。
科研初心:從懵懂選擇到堅定熱愛
張永勝與材料科學的緣分,始于年少時對生活中各種材料的敏銳感知。“那時候對材料就有認知,知道材料對人類文明進步的重要性,從石器時代到鐵器時代,每一次進步都離不開材料的發展。所以填報志愿時,我就堅定選擇了材料專業。”張永勝說,在大學期間,他對材料科學的學習充滿熱情,為日后的研究打下了堅實基礎。
畢業后,張永勝來到中國科學院蘭州化學物理研究所,開啟了摩擦潤滑領域的科研職業生涯。
初入研究所,張永勝就被濃厚的科研氛圍所感染,老一輩科學家的“家國情懷”和“愛國忠誠、專注攻關、求真務實、創新奉獻”的精神,深深影響著他。“正是這種精神,讓我堅定了扎根西部、投身科研的決心。”張永勝回憶道。
在研究所老一輩科學家的悉心指導下,張永勝迅速成長,將個人追求與國家需求緊密結合,立志在摩擦和潤滑領域為國家作出貢獻。
攻堅克難:突破材料研發的重重壁壘
2013年,張永勝獲得了前往美國西北大學做訪問學者的機會。訪學期間,他接觸到國際上最先進的材料研發理念和技術。“美國在材料研發方面有很多值得我們學習的地方,比如在材料基因組研究中引入數據驅動的方法,大大縮短了材料的研發周期。”張永勝說,“這讓我深受啟發,回國后,我將這些先進理念引入研究中,進一步提高了研發效率。”
在美國的學習經歷不僅讓張永勝拓寬了視野,也讓他更加堅定了為祖國材料科研事業貢獻力量的決心。回國后,張永勝的研究方向是潤滑材料,特別是極端環境下使用的潤滑材料。“我們研究的潤滑材料需要在高溫、高壓、高轉速等極端條件下使用,這對材料的性能要求極高。”張永勝說。為了滿足這些苛刻的條件,他帶領團隊不斷探索和創新。
“我們曾經接到一個任務,需要研發一種能夠在1400多攝氏度下使用的潤滑材料。這種材料不僅要耐高溫,還要具備良好的力學和潤滑性能,同時還能承受極高的轉速。”張永勝說,要研發出在這種苛刻環境下服役的結構/功能一體化潤滑材料,難度可想而知。
為了破解上述難題,張永勝帶領團隊深入企業,了解裝備制造的實際需求。通過與企業緊密合作,他們明確了研發方向。張永勝坦言,在科研征途上,失敗的次數難以計數,從材料體系選擇到工藝持續優化,團隊經歷了無數次嘗試與調整。每提高100攝氏度的耐溫性能,都仿佛是在攀登一座險峻的山峰,面臨著前所未有的挑戰。為此團隊采取逐步迭代的方式,從1000攝氏度到1100攝氏度,再到1200攝氏度,不斷實驗、調整。
經過多年努力,團隊成功研制出一系列新型陶瓷復合潤滑材料。這些材料不僅能夠針對性滿足高溫、高壓、高轉速的極端工況要求,還展現出卓越的耐磨性和自修復功能。
創新引領:推動材料科學的迭代升級
科研成果從實驗室走向實際應用,要跨越一道巨大的鴻溝。“要將潤滑材料真正應用到航空、航天等領域,必須開發模擬實際工況的綜合性能評價技術。”然而張永勝表示,實驗室評價的指標體系與實際工況不匹配,導致研發周期長、成本高,成為新材料研發的一大阻礙。
面對這一困境,張永勝敏銳意識到標準的重要性。他決心以標準引領為突破口,搭建科研成果轉化的橋梁。2021年,張永勝組建了專門的評價研發團隊,立志開發結合實際極端工況條件的材料和部件級性能評價技術,并推動相關標準的建立。
在標準制定過程中,困難接踵而至。一方面,要建立一套全新的評價體系,沒有現成的經驗,需要從“零”開始探索;另一方面,標準一旦建立,將對行業產生深遠影響,必然會面臨來自各方的質疑和阻力。
張永勝沒有退縮,他帶領團隊深入調研,廣泛收集行業數據,并結合實際需求,反復論證標準的科學性和合理性。他們與各方進行充分溝通,耐心解釋標準的重要意義和長遠價值。經過不懈努力,團隊成功推動了企業標準的建立,并逐步向行業標準、國家標準邁進。
通過標準引領,團隊自主研發的模擬試驗設備得到廣泛應用,能夠對潤滑材料結合裝備服役需求進行全面的性能評估,及時發現并解決問題。這一舉措大大縮短了研發周期,降低了研發成本,為科研成果轉化提供了有力保障。
在標準的引領下,團隊研制的系列潤滑密封材料產品與評價技術成效顯著,有力支撐了航空航天等領域高端裝備的迭代升級。
以火箭發動機為例,傳統使用的密封材料耐磨性能有限,發動機的重復使用次數僅為一至兩次。而團隊研發的高抗沖擊耐磨復合密封材料,通過嚴格的標準評價和優化,成功將發動機的重復使用次數提高至20次以上,大大提升了發動機的性能和可靠性,為長征系列火箭發動機的升級換代提供了可靠保障,也為我國載人登月等航天任務的成功實施奠定了堅實基礎。
目前,已經商業化的超高溫水氧環境摩擦測試設備、航空航天動密封測試系統及滾動軸承模擬測試系統,全部基于國產零部件和材料,完全自主可控。
如今,張永勝帶領團隊在極端環境潤滑材料技術領域取得的一系列成果,不僅填補了國內在該領域的多項空白,還使我國在該領域的研究達到了國際先進水平。
(原載于《中國科學報》?2025-06-25?第4版?綜合)
© 1996 - 中國科學院 版權所有 京ICP備05002857號-1
京公網安備110402500047號 網站標識碼bm48000002
地址:北京市西城區三里河路52號 郵編:100864
電話: 86 10 68597114(總機) 86 10 68597289(總值班室)