人物名片
2018/07/12
潘復生,1962年7月生,浙江省蘭溪市人,中國工程院院士,重慶市科學技術(shù)協(xié)會主席,中國工程科技發(fā)展戰(zhàn)略重慶研究院院長,重慶大學國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心主任、教授,重慶市科學技術(shù)研究院院長。
2017年11月27日,中國工程院公布2017年院士增選結(jié)果,潘復生當選院士。
潘復生,國際著名鎂合金科學家和知名鋁合金專家,在鎂合金、鋁合金、工具鋼、復合材料、薄帶鑄軋等多個領(lǐng)域有卓越建樹。20多年來,他帶領(lǐng)團隊在鎂合金相關(guān)領(lǐng)域開展了艱苦卓絕的研究攻關(guān),取得了一系列重要成果,在推動鎂合金在制造業(yè)等領(lǐng)域的規(guī)模應用方面,發(fā)揮了重要作用。
潘復生說,在多年的研究生涯中,創(chuàng)新思維的運用,對他和團隊起到了極為關(guān)鍵的作用。而這種創(chuàng)新思維,是可以從每個人年輕的時候開始培養(yǎng)的。
學會提出問題 他為鎂合金的規(guī)?;瘧瞄_創(chuàng)了新途徑
近年來,潘復生和他的團隊成功開發(fā)了一批高塑性高性能新型鎂合金,不但成為國家牌號合金,還建立了國際標準,在世界鎂合金領(lǐng)域發(fā)揮了重要的前沿影響。其中起到關(guān)鍵作用的,是潘復生創(chuàng)造性提出的“固溶強化增塑”合金設(shè)計新思路。
回想這期間的研究和創(chuàng)新歷程,潘復生說,是“敢于提問”的創(chuàng)新思維幫助了他和他的團隊。
一般而言,金屬經(jīng)過適當?shù)暮辖鸹?,固溶元素會使強度、硬度有所提高(這被稱作固溶強化),但其塑性會有所降低。鎂本身具有密排六方晶體結(jié)構(gòu),對稱性低,因此其塑性較低,加上合金化的影響,導致鎂在結(jié)構(gòu)制造等重要領(lǐng)域的推廣應用中,存在巨大障礙。
潘復生沒有被這個難題嚇倒,他給自己和團隊提出了一個問題:一般情況下,固溶強化會降低塑性,但這對于鎂合金,是不是必然的?
對潘復生而言,敢于提問,意味著不會受到一些條條框框的約束,勇于突破一般的規(guī)律,而這往往是一些重要創(chuàng)新的起點。
順著上述問題的思路,潘復生團隊開始研究如何在固溶強化的同時,提高鎂合金的塑性。經(jīng)過不懈努力,他們發(fā)現(xiàn)了特種固溶原子影響基面和非基面滑移的獨特作用,結(jié)合長程有序相、純凈度和晶粒度等參數(shù)的控制,成功實現(xiàn)了“固溶強化增塑”的目標,為鎂合金的規(guī)?;瘧?,開創(chuàng)了一條可行性極強的新途徑。
“敢于提問”的創(chuàng)新思維從何而來?潘復生回憶,1977至1978年,他在浙江蘭溪高中畢業(yè)后,在當?shù)刂袑W當了一年代課老師,負責教高中物理和化學。由于條件有限(復習資料很少),連他本人此前也很少接觸物理、化學,去哪里找題目給學生做呢?
潘復生只能一天到晚自己給自己提問,然后再把問題轉(zhuǎn)化為教學生做的題目。通過“提問教學、自學法”,潘復生不僅順利完成了教學任務,在高考中,他的物理、化學都獲得了高分。巧合的是,他給學生出過的一道化學題,正好是當年的高考題。
在潘復生看來,自己在那段時間里,很好地鍛煉出了一個科研工作者應具備的重要素質(zhì)——發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力。
“不會提問的人,是很難搞創(chuàng)新的?!迸藦蜕f,比如一個小朋友,看到別人喝水的杯子口是圓的,那他可能要問,為什么是圓的?是不是因為材料、口感或是要滿足其它需求?這就是一種基本的提問能力。
潘復生讀研究生時,在做一個跟高速鋼有關(guān)的課題期間,發(fā)現(xiàn)了一個問題:在一些高速鋼標準中把硅作為雜質(zhì)元素看待,要求將高速鋼中的硅元素控制到百分之零點幾以下的水平。他對此產(chǎn)生了疑惑:高速鋼對各種雜質(zhì)含量作出限制,是因為這些雜質(zhì)基本都已明確對高速鋼性能有害,但只有硅這個元素沒有明確。
那為什么在合金標準中又要限制硅?潘復生將這個疑惑請教老師,老師也認為是個問題。遇到了問題,反而激起了潘復生的研究欲望。在導師的支持下,他將這個題目作為了自己的研究生論文題目,并在后來通過不斷深化研究,證明了適量的硅可以改善力學性能,某種程度上還可以起到部分代替昂貴鈷元素的作用,在國內(nèi)外發(fā)表了《含硅高速鋼中的碳化物》等一系列論文,在高速鋼領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響。目前,大多數(shù)高速鋼標準已不再把硅作為雜質(zhì)元素加以限制。
如今,潘復生在教學上,也要求學生必須先提出一些問題,再討論如何解決,分析可行性,評估效果。“比如說從沙坪壩到解放碑,你不能光跟老師說,我沒到過解放碑,該咋走?我會告訴學生,先不要問老師,你先自問,想走哪條路,用什么交通工具,途中可能會碰到什么問題。從創(chuàng)新角度,這其實就是要求用最快的時間,最低的成本,最環(huán)保的方法。”潘復生至今為止已培養(yǎng)20多名博士后,100多名博士碩士研究生,其中第一位博士生張靜只用兩年半的時間就完成了學業(yè),目前已成為國家萬人計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。張靜教授至今還保留著潘復生院士當年指導學生從事科研工作的部分筆記。
積極了解世界 他訪遍國內(nèi)鋼廠和英德高校
1993年,在英國牛津大學即將完成學術(shù)交流回國的潘復生,找到了英國政府的相關(guān)人士,提出了一個令對方驚訝的要求——想到英國所有擁有材料學科的高校去訪問交流一次,并希望英國方面給予全部資金支持。
英方人士聽到這話,第一反應自然是拒絕。畢竟一直以來,到英國留學和交流的中國人中,還沒有哪個人提出過這種要求。但潘復生卻用一個非常中肯的理由打動了對方:中國和英國未來要加強材料方面的學術(shù)與行業(yè)合作,就必須要提供加深互相了解的機會。
在英方的同意與資助下,潘復生用了一個月的時間,完成了對英國十多所知名高校材料學院的訪問,并與多位材料學院負責人做了學術(shù)交流,探討了鋁合金、鎂合金、鐵基復合材料、高速鋼等材料發(fā)展和應用中存在的問題和發(fā)展趨勢。
做這些事與創(chuàng)新有什么關(guān)系?“做創(chuàng)新之前,我們必須了解世界?!迸藦蜕f,了解以后,你才能知道你所要解決的問題和創(chuàng)新的方向。而要做高質(zhì)量的創(chuàng)新,更是要了解世界最前沿的情況,因為在這個基礎(chǔ)上,你只要往前走一小步,就是世界意義上的創(chuàng)新。如果不了解世界,即使你走一百步、一千步,你可能都還落在別人后面。
在研究生階段,潘復生就長期在圖書館里查資料,經(jīng)常因為待了太久而被鎖在圖書館里。在研究高速鋼的時候,他也在丁培道、周守則老師的大力支持下,走遍了國內(nèi)的主要鋼廠。
有了在英國的訪問經(jīng)歷,1996-1997年在德國工作期間,潘復生又申請到該國高校材料學院、研究機構(gòu)等作一輪訪問,并想要德國研究基金會給予資金支持。德國方面一開始自然也不同意,提出的理由是“沒有先例”。而當潘復生告訴對方自己在英國的經(jīng)歷后,德方人士立馬同意了這一請求。
在英國、德國、澳大利亞的學習和工作,極大地提升、擴充了潘復生對世界前沿科學的了解,他也親身體會、親眼觀察到這些學校和機構(gòu)的創(chuàng)新體系、研究方法和方向,這為他后來的創(chuàng)新奠定了無比堅實的基礎(chǔ)?!霸诋斀窬W(wǎng)絡(luò)時代,了解世界當然比過去容易多了,但有些實地考察和面對面交流仍然是非常必要的?!迸藦蜕f。
而潘復生在上述國家開展的學術(shù)訪問,也確實大大促進了國際間的學術(shù)交流。在第一屆、第二屆中英先進材料研討會和第三屆中歐先進材料研討會上,潘復生均任中方主席;2007-2017年間,潘復生又連續(xù)擔任了4屆國際鎂合金會議的大會主席。
在長年的學術(shù)交流訪問中,一些發(fā)達國家在新材料研究和創(chuàng)新上,所采用的團隊合作模式,也令潘復生印象極為深刻。
他坦言,隨著科技創(chuàng)新對學科交叉的要求越來越高,要了解、分析一個創(chuàng)新領(lǐng)域,所需要的時間也越來越多。“再像過去那樣,一個人鎖在屋里獨自搞研究搞創(chuàng)新,也越來越難了?!睘榇?,他在學校的支持下,先后從清華大學、英國帝國理工學院、日本熊本大學等引進了劉慶、龍思遠、彭曉東、張丁非、Jonghyun Kim等一批知名學者,也從法國貢比涅技術(shù)大學、比利時魯汶大學、德國亥姆霍茲研究中心等引進了孫德恩、胥鈞耀、袁媛、宋江鳳等一批青年專家。
如今,潘復生已帶領(lǐng)一大批國際頂級創(chuàng)新人才,在重慶大學建立起世界上規(guī)模最大、實力世界一流的鎂合金研究機構(gòu)。在學術(shù)界,潘復生擔任了鎂合金國際刊物的主編;在產(chǎn)業(yè)界,潘復生擔任了ISO鎂合金國際標準化技術(shù)委員會主席,顯著提升了我國在世界鎂合金行業(yè)的話語權(quán)。
善于逆向思維 他解決鎂合金加工世界難題
潘復生有時與自己的學生聊天、開玩笑,會出一道題目:如果你開車到半路,有兩塊石頭在路中間擋住了,車開不過去了,你怎么做?
“一般人的想法可能是搬走石頭。那么有沒有其它方法?能不能跳出石頭,在路、車、人等方面考慮?”潘復生說,這里面就存在一個逆向思維的概念。又比如說,一般的動物園里,都是人在外面看籠子里的動物,而現(xiàn)在發(fā)展出來的野生動物園,卻是人被關(guān)在了像籠子一樣的觀光車里?!霸诳萍紕?chuàng)新當中,如何運用逆向思維也是非常重要的?!?
在潘復生團隊的好幾個創(chuàng)新中,逆向思維都發(fā)揮了關(guān)鍵作用。過去,鎂合金加工的難度很大,因為在加工方面基本是參照其它金屬合金的一貫做法,也就是對稱加工,但鎂合金越追求對稱加工,性能反而越差。這也導致了全世界長期以來不能大規(guī)模生產(chǎn)變形鎂合金產(chǎn)品,嚴重影響了鎂合金的推廣應用。
后來,潘復生團隊運用了逆向思維,創(chuàng)新發(fā)展出了不對稱加工技術(shù)。這一方法通過改變擠壓模具結(jié)構(gòu)等,使鎂合金板材的擠壓加工效率更高、產(chǎn)品質(zhì)量更好。該技術(shù)的應用,使得與潘復生團隊的合作企業(yè),在世界上首次實現(xiàn)了鎂合金板材的大規(guī)模生產(chǎn),并使得鎂合金變形材生產(chǎn)產(chǎn)生了重大變革。如今,該項技術(shù)在鎂合金棒材、型材、板材等產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)中,正發(fā)揮越來越大的應用潛力。
通過逆向思維實現(xiàn)的另一個重要突破,就是“無熔劑自純化”。
鎂的純度,對其合金改善力學性能、降低噪音、提高耐蝕性等有重要影響,因此,高純度一直是國內(nèi)外鎂合金行業(yè)追求的重要目標。但鎂容易氧化,雜質(zhì)多,采用傳統(tǒng)熔劑凈化方法,存在金屬損耗增加、熔劑污染熔體等問題,不能有效實現(xiàn)深度高純化。
對此,潘復生和他的團隊沒有按照常規(guī)思路,去研究如何改進熔劑成分,而是走了一條與依靠熔劑純化相反的道路—開發(fā)無熔劑自純化的新技術(shù)工藝。該技術(shù)工藝通過對鎂合金熔體的熱力學和動力學控制,可使鎂合金中的雜質(zhì)鐵含量,降低到5ppm(百萬分比濃度)以下,達到世界領(lǐng)先水平,解決了鎂合金容易氧化、雜質(zhì)多、高純化難度大的世界難題。
潘復生獨特的創(chuàng)新思維模式也和對基礎(chǔ)研究的重視密切相關(guān)。潘復生早年在英國牛津大學和德國國家材料所工作時,連續(xù)多年從事材料的電子顯微鏡研究并得到了世界著名電鏡專家Peter Hirsch院士的親自指點。電子顯微鏡研究是原子層面的基礎(chǔ)研究,這一階段的工作對潘復生形成獨特的技術(shù)創(chuàng)新思維具有極其重要的影響。潘復生一直認為,只有以基礎(chǔ)研究為重點的知識創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新同步推進,科技創(chuàng)新才能實現(xiàn)持續(xù)創(chuàng)新。
“當前,創(chuàng)新生態(tài)正迅速改善,創(chuàng)新政策之好前所未有,科技創(chuàng)新遇到了新時代?!迸藦蜕J為,“學什么做什么的時代正在改變,學習能力和創(chuàng)新能力的高低決定我們的未來,要懂得運用知識、學會提問、放眼世界,要擁有恒心毅力,重視偶然性,學會逆向思維,保持信心,只有這樣,才能離成功更近一步?!?
院士說:不求第一 但求最好
有句話叫“不求最好,但求更好”,我認為這話是影響創(chuàng)新的。不求最好,但求更好,只是說比你原來做得更好一點,但這種突破很有局限性。我們創(chuàng)新是需要橫向?qū)Ρ鹊?,如果老是自己跟自己比,是沒多大意思的,也很難有真正的突破的動力。我父親就一直告訴我,做事要“不求第一,但求最好”。第一很難,因為只有一個,但最好的卻可以有很多個,你要做最好那個團組中的一個。這樣的話,你也有了一個明確的目標。
不鼓勵中小學生搞太多“奇思妙想”
我不太鼓勵中小學生一天到晚去搞太多“奇思妙想”的東西,或者老是去質(zhì)疑老師。我跟我小孩說,小學、中學,你要敢于提問,但得到老師的回答后,你就要相信老師講的東西。有時候,老師會有0.1%的錯,但不影響大局。如果你對老師的回答還有懷疑,可以把這個懷疑放到今后再去研究。但讀到大學專業(yè)課后,你就必須要積極地去質(zhì)疑、尋根究底。就老師而言,要注意不能粗暴、刻板地對待學生的疑問,像“本來就是這樣”“書上怎么寫你就怎么做”之類的回答,是會抹殺學生的創(chuàng)造力的。
背后故事>>>
“研究目標最好選擇 大多數(shù)人都喜歡的”
在潘復生最開始接觸到鎂合金時,鎂及其合金的應用領(lǐng)域還很狹窄。在整個合金材料研究領(lǐng)域,也少有人關(guān)注鎂合金。那么,潘復生為何會選擇這樣一個看似“冷門”的研究領(lǐng)域,又是什么支持著他一直走到今天,獲得如此大的成就?
潘復生表示,在某個階段,自己做的事可能看似“冷門”,但從大的趨勢和需求而言,自己選擇的是一條明智的科研創(chuàng)新道路?!皩嶋H上,我們做的事情是‘大多數(shù)人都喜歡’的事情,這種創(chuàng)新也更容易,因為更能獲得大家的支持?!?
據(jù)介紹,鎂合金具有密度低、比強度高、電磁屏蔽和減振降噪性能優(yōu)良、散熱效果好、生物特性優(yōu)異、環(huán)境友好等特性。這種特性,使之在航空航天、交通、高端裝備、建筑、3C產(chǎn)品、休閑產(chǎn)品、儲能裝備等領(lǐng)域,都有非常廣泛的應用前景。許多國家都已把鎂合金發(fā)展和應用上升為國家戰(zhàn)略,習近平總書記專程去青海鹽湖考察了“鎂產(chǎn)業(yè)一體化”項目,對該工作做出了重要指示。
例如,在新能源汽車方面,現(xiàn)有電池技術(shù)下,新能源汽車重量大約會比傳統(tǒng)燃油車重1/3-1/4,這意味著能耗也要大幅增加。要解決這個問題,就必須實施汽車輕量化。而鎂密度只有鋼的四分之一到五分之一,是鋁的三分之二,鎂合金的大量應用,無疑能夠在汽車輕量化方面發(fā)揮重要作用。
潘復生強調(diào),每一個國家的先進制造業(yè),都會蘊含一些特色技術(shù),而輕量化可能是未來中國制造業(yè)在國際上最有特色的領(lǐng)域之一。從產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級角度而言,鎂作為最有潛力的輕量化材料之一,對提升我國制造業(yè)的競爭力至關(guān)重要。
更重要的是,鎂資源十分豐富,約占地殼質(zhì)量的2.35%,我國鎂礦資源已探明儲量,更是居世界第一。在我國鐵礦、鋁土礦需要大量進口的形勢下,一旦受到國外的制約,將對國家的發(fā)展影響重大。從這個角度而言,鎂合金的推廣應用利國、利民,對鎂合金的研究,也絕對是大家都喜歡和需要的。
潘復生表示,他個人和團隊在探索一個新領(lǐng)域的同時,也希望重慶在這個領(lǐng)域中能有獨特性。重慶是以制造業(yè)為主的工業(yè)城市,鎂合金等輕量化材料的應用有助于重慶制造業(yè)的新突破,而這個突破也正好順應了重慶經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。
目前,鎂合金已成為我國具有國際話語權(quán)的少數(shù)金屬材料之一。但潘復生坦言,鎂合金行業(yè)現(xiàn)階段的發(fā)展也面臨一些挑戰(zhàn):和鋼鐵、鋁合金相比,鎂合金基礎(chǔ)研究還比較滯后;低成本先進深加工技術(shù)也有待提升;設(shè)計與應用領(lǐng)域銜接需進一步完善等?!跋M懈嗟膬?yōu)秀科技工作者加入到鎂合金的研究與開發(fā)隊伍中,共同為實現(xiàn)我國從材料大國到材料強國做出新的貢獻。”