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金属所中德马普伙伴小组 合作创新 成绩喜人
 
2009-07-03 | 文章来源:        【 】【打印】【关闭

  2002年11月,中国科学院金属研究所中德马普伙伴小组接受了由美、德国专家组成的评审团的中期评估。近期,德国马普学会主席P. Gruss先生致信小组负责人卢柯研究员充分肯定了马普伙伴小组取得的成绩,认为中期评估会上小组展示的科研成果真实可信,研究成果给人留下了深刻印象,令人振奋,马普学会将进一步给予该小组经费上的支持。

  中国科学院金属研究所的中德马普伙伴小组是由中国科学院与德国马普学会共同支持的中德双边科学合作项目,旨在充分发挥中方的人才优势,利用德国的先进科研条件,在双方共同感兴趣的纳米材料及非平衡材料领域开展合作研究,推动和加速相关领域的学科发展。至2003年4月,中德科学家已经携手走过了四个春秋,国际合作取得了丰硕成果。

  他们在实验中发现纳米金属铜样品在室温下具有超塑延展性,这一发现表明金属纳米材料具有与普通的金属材料完全不同的力学性能和加工行为,缩短了纳米材料理论和实际应用的距离,是对材料传统变形机制的一个挑战,意味着材料加工领域一场革新的到来。针对这一发现,他们深入探索,发现了导致纳米铜超塑延展的主要机制是大量的晶界滑移而并非点阵位错运动等,进一步深化了人们对材料变形过程本质机制的理解。这项研究成果发表在2000年2月25日出版的《SCIENCE》上,被国际权威科学家认为是本领域的一次突破,并被评为2000年中国十大科技新闻,申请获准专利7项。

  随着微电子器件的小型化、高集成度,金属连接线的厚度和线宽已进入纳米尺度,而电子器件的使用中不可避免地会带来温度的升高,提高纳米金属材料的热稳定性便成为亟待解决的问题。小组的科研人员利用叠层轧制的方法制备出铅的薄膜样品,并利用计算模拟技术研究了过热晶体的熔化机制,从根本上描述了晶体过热的机制及其融化过程,大大深化了人们对晶格热稳定性的认识。此结果发表于2001年7月出版的《Phys.Rev.Lett》上,得到了国际同行的高度评价。著名物理冶金学家、剑桥大学罗伯特卡恩(R.W.CAHN)教授2001年10月11日在《NATURE》杂志上发表了题为“从晶体内部熔化”的论文,认为此项工作将“长期以来无法确定的引起固体熔化控制因素的不同观点成功地统一起来”,并“从原子层次上解决了熔体发生机制的问题”。

  2003年初,该小组利用金属材料表面纳米化技术大幅度降低了纯铁氮化温度,1月31日出版的《科学》(《Science》)周刊刊登了此项研究成果。表面氮化是工业中一种材料表面处理技术,广泛应用于汽车、轮船、航天航空以及其他机电产品的关键轴承等,可以提高材料表面的耐磨性、耐蚀性。由于这一过程往往需要在高于500oC的高温下进行,耗时长达数十小时,不仅耗能,更重要的是许多材料和工件退火后丧失性能,或者出现变形。小组的科研人员将纯铁进行表面纳米化处理,在几十微米厚的表面层中获得纳米晶组织。然后利用常规气体氮化处理在300oC保温9小时后成功地实现了表面氮化,获得10微米厚的氮化物层,具有很高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。这一成果再次显示纳米技术对传统产业技术的升级改造具有重要的推动作用。

  为了使研究工作始终保持在国际前沿水平,小组借鉴德国马普金属所先进的科研管理方法和运行模式,按任务划分为4个研究小组,每个小组有一名组长,负责日常的课题管理工作。组里配有专职负责后勤服务保障和设备技术维修的辅助人员,研究人员和学生可以集中精力搞研究。为了鼓励创新,组里建立了学术报告制度,定期举办学术讨论会,小组的每个研究人员根据实验工作进展每季度报告研究情况,讨论研究工作中的问题和进展,此举大大活跃了学术氛围,保证研究工作的深入进行。在这个小组里,大家追求的是学术水平的竞争,不仅比论文的数量,更看重的是论文的质量,截止2002年11月,小组已在国内外核心期刊上发表了70余篇高质量的学术论文。

  通过广泛的国际学术交流,使小组的科研工作始终位于国际前沿。马普伙伴小组尽可能地利用一切机会邀请国际知名专家讲学或做短期的合作研究工作,使研究人员有机会与国际一流的专家接触、交往、讨论学术问题。小组平均每年还有五人次左右的出访。

  该小组被评为“中科院先进研究小组”(1999)、“中国科学院重大创新贡献团队”(2002)。卢柯博士本人也获得了一系列荣誉:何梁何利基金技术科学奖(1999年)、沈阳市科技振兴奖(1999年)、五四青年奖(2001年)、ISI论文引用奖(2000年)、第三世界科学院科学技术网络奖(2000年)。卢柯博士还在“国际急冷及亚稳材料大会议”等重大国际学术会议、著名研究机构做特约学术报告10次,讨论报告4次。他还担任"国际纳米材料委员会"委员、国际急冷与亚稳材料会议国际咨询委员会委员、国际亚稳及纳米材料年会(ISMANAM)国际顾问委员会委员、德国“Zeitschrift fuer Metallkunde” 咨询委员会委员、中国金属协会副主席、中国自然科学基金委工程和材料科学部项目评审组成员等。

  金属所马普青年伙伴小组自1999年创立以来做出了一系列开拓性研究工作,已经在该领域取得了有影响的国际地位。随着纳米材料研究与应用的迅速发展,纳米技术在航空航天、微电子、石油化工等尖端领域得以广泛应用,必将产生巨大的经济和社会效益,马普青年伙伴小组的明天也将会迎来前所未有的机遇和挑战,在开拓创新中继续为中国的科技发展做出更大的成绩。

 

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