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小微球托起海洋梦
——记2019年中国科学院年度创新人物张敬杰
      来源: 陈欢欢 任芳言       发布时间:2020-7-14 14:03:35

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8000米、9000米、10000米!

这是“万泉号”深渊着陆器首次下潜到达的深度。随着它的下潜,中国科学院理化技术研究所研究员张敬杰的心提到了嗓子眼。

“万泉号”是我国首个采用全国产浮力材料的万米深渊着陆器,张敬杰团队正是这一材料的提供者。

此刻身在北京的她,因为通讯滞后,比在现场更为紧张。直到科考队发来消息说浮力材料相当给力,张敬杰的心才终于落了下来。看到“万泉号”在万米深海驰骋,难以抑制的自豪感涌上张敬杰的心头。为了这一天,她已经奋战了10多年。

白手起家

张敬杰和导师宋广智从上世纪90年代开始进行微米级无机非金属球形粉体的研究,至今已有20多年。

空心玻璃微球是一种轻质无机非金属多功能材料,不仅密度小、导热系数低、介电常数小,还具有机械强度高和耐腐蚀等优良性能,应用极为广泛。但是,由于其奇特的几何形貌——微米尺度的薄壁完美空心球体,技术含量极高,高性能产品被国外少数公司垄断,并对中国禁运。

2004年,导师退休后,张敬杰接棒担任课题组组长,带领科研团队继续进行技术研发。其间,他们成功实现了空心玻璃微球在油田开采、隔热保温等行业的技术转化。

为进一步提高空心玻璃微球的强度,2012年冬天她带领团队奋战在通州基地,吃住在没有暖气的车间里,连续工作了4个月。2014年,张敬杰又带领团队投入到廊坊中试基地的建设中。

就这样一步一个脚印,经过了十多年的技术攻坚,理化所突破了一系列科研难题,实现了空心玻璃微球和浮力材料的量产,使得我国成为继美国之后,第二个能提供高性能空心玻璃微球产品的国家。

虽然经历许多波折,但张敬杰认为:“现在回头看,再艰辛的付出都是值得的。这一切都来源于继承和坚持。”

托起“深海勇士”

2012年,我国第一台载人深潜器“蛟龙号”下海时,固体浮力材料全部来自进口。张敬杰的梦想,就是打破这种被动局面,用国产材料取而代之。

“21世纪的海洋是大国角力的战场。大规模开发利用海洋必须有高端海洋装备和材料支撑,否则一切都是空谈。”张敬杰表示。

2013年,张敬杰团队自主研制的固体浮力材料模块在南海进行了长达155天的海试,样品吸水率小于1%,性能达到国际先进水平。这标志着我国掌握了4500米浮力材料的关键核心技术,但离实现量产仍有较大距离。

2015年,机会和挑战同时到来。理化所接到了为我国第二台载人深潜器“深海勇士”号提供浮力材料的任务。虽然时间紧、任务重,但张敬杰说:“在国家的重大需求面前,我们只有一个理念:勇于担当,责无旁贷!这也是中国科学院人存在的意义。”

为完成这个任务,理化所紧急调配了河北廊坊园区场地,中科院先导项目匹配了部分经费。为缩短研究周期,团队一边科研一边生产,工作量巨大,失败也是一个接一个,前期每天都在打击中度过。望着堆成小山的废品,张敬杰给团队打气:咬牙坚持,胜利就在眼前!

终于,2016年12月,张敬杰团队按时交付了固体浮力材料,助力“深海勇士”号国产化率达到95%,是当之无愧的自主创新成果。

2018年8月,“深海勇士”号成功下潜到4500米的海底。“终于可以睡个安稳觉了!”得到消息后,整个团队欢呼雀跃:中国在固体浮力材料制备上再也不担心受制于人。

温柔的坚持

接触过张敬杰的人往往都会用“温柔”形容她,她的团队成员则更正为“柔而不弱”。

要把一种新材料从无到有研究出来并实现量产,这注定是一条艰辛的路。团队成员严开祺表示,研发过程中,无论软件还是硬件都遇到很多困难。面对困难,张敬杰充满信心,没有设备,自己动手研制、改造;没有厂房,到郊区去租;没有检测平台就自己建……

在合作伙伴眼中,张敬杰是谦逊的实干家。“张老师说话细声细语,完全没有架子,但责任心很强,每次压力试验她都在现场,出问题时亲自解决,需要调整方案时二话不说就去改,从来不会遇到阻力就放弃。”中国科学院深海科学与工程研究所工程师李俊说。

“她自信,但不自负。敢于实践,这样才能真正找到科学实验解决问题的关键。”张敬杰的导师宋广智说。

除了深海装备,张敬杰认为,空心玻璃微球的下一个技术爆发点可能是在能源、信息通信等领域,她的团队将继续专注于这一技术及其应用。

能够解决国家所需,让祖国更加繁荣富强,张敬杰说,“这是我们科研人最大的荣耀!”

(作者系中国科学报社采访中心记者)