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    納米量級上探索微觀世界奧秘(講述·弘揚科學家精神)
    來源:人民網 作者: 發表時間:09-14 16:43

    張治軍(中)在查看實驗設備。
      河南大學黨委宣傳部供圖

    人物名片

    張治軍:1958年生,河南濟源人,河南大學教授、博士生導師,河南省“中原學者”,現任河南大學納米材料工程研究中心總工程師。主要從事納米材料的制備化學研究及工業化技術開發,負責建設了河南大學納米材料工程研究中心中試基地,先后主持開發了高性能納米潤滑油材料、特種功能納米二氧化硅、高效抗菌金屬納米材料等系列納米材料并實現工業化生產。2019年獲國家技術發明獎二等獎。先后被授予全國優秀科技工作者和全國模范教師稱號。

    辦公桌上幾個培養皿里,裝著白色的納米二氧化硅粉體。記者拿起培養皿,輕輕搖動,只見細小的粉體轉瞬化作流體,在培養皿內壁上流動?!澳憧?,納米材料很有趣,球形二氧化硅經過改性,就像流體一樣絲滑,具有特殊的物理化學性能?!睆堉诬娬f。

    張治軍解釋,納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(1—100納米)或以它們作為基本單元構成的材料。當材料尺寸小到納米量級時,其物理化學性能會發生重大改變,從而具有廣泛的用途。多年來,張治軍致力于推動納米材料研究的“實驗室技術工程化、工程化技術產業化”,促進我國納米產業發展。

    率先研究納米潤滑材料,找到可實現大規模生產的方法

    1982年,張治軍從河南大學化學系畢業后留校任教。當時,在國際上還沒有納米材料這一概念。

    1988年,張治軍在參加全國光電化學會議時,聽了一個關于納米材料小尺寸效應的報告?!安牧显诩{米尺寸時會表現出許多奇異特性,一下子就激發了我的好奇心?!睆堉诬娀貞浾f。

    1992年夏天,張治軍在中國科學院蘭州化學物理研究所結識了研究潤滑材料的張軍教授。聽說張治軍在研究納米材料,張軍也十分感興趣:“能否把納米材料添加到潤滑油中?”后來,在張軍的引薦下,張治軍考取了蘭州化學物理研究所的博士研究生,研究方向正是納米潤滑材料。

    “這對我來說是一個很大的挑戰?!睆堉诬娊榻B,因為具有潤滑性能的納米金屬或金屬化合物材料放入潤滑油中,極易團聚成大顆粒并沉淀下來,難以作為潤滑油添加劑使用。張治軍嘗試用化學方法合成納米顆粒,在顆粒由小到大的生長過程中,用油溶性化合物包覆在納米顆粒表面,從而讓這些顆粒在潤滑油中穩定分散。納米顆粒大大提高了潤滑油的抗磨性能,并具有磨損自我修復功能。

    實驗取得了成效,但在大規模生產中,卻遇到了瓶頸:無機固體顆粒在水相中與有機化合物很難均勻有效碰撞,無法實現均勻的反應。沒有生產裝置來解決這個問題,怎么辦?

    “干脆我們自己研發反應器”,張治軍決定從制作固—液反應器入手,解決這一難題。經過上萬次的現場實驗,張治軍帶領團隊發明的管線式微梯度乳化反應關鍵設備,終于實現了納米雜化材料生產過程的微梯度傳質傳熱,納米潤滑材料得以穩定大規模生產。多年前在心中深埋的種子,終于開花結果。

    2020年1月,張治軍主持的“高性能節能抗磨納米潤滑油脂關鍵技術與產業化”項目摘得2019年度國家技術發明獎二等獎?!斑@項技術解決了行業發展中的一個共性問題,并且具有完全自主知識產權?!睆堉诬姼吲d地說。

    從零開始搭建實驗平臺,逐步形成納米科研成果轉化體系

    如今的河南大學納米材料工程研究中心中試基地實驗設施完備,設置了三級實驗平臺。初級放大實驗平臺,利用最小的工業化設備,考察納米材料是否能實現實驗室的工藝過程;中等放大實驗平臺,用于掌握納米材料生產的放大效應,以便為企業提供批量化產品;工程驗證實驗平臺,可有效規避企業大規模生產中的技術風險,為創新技術的推廣保駕護航。

    “當年剛來的時候這里只是一片玉米地?!睆堉诬妼氐囊徊菀荒?、一磚一瓦都充滿了感情。

    1998年,張治軍在老師黨鴻辛院士的指導下,決定嘗試推動納米材料的產業化發展。隨后,河南大學選擇在河南省濟源市建設納米材料工程研究中心中試基地,作為產業轉化的平臺。時任納米材料工程研究中心主任的張治軍,選拔了一批具有企業工作經歷的教師和研究生,組成建設團隊,赴濟源開始基地建設。

    “一切從零開始,從自己動手搭建實驗平臺開始!”沒有辦公場所,張治軍就帶著團隊在附近租用一個廢棄的校園?!按罱ǔ跫壏糯髮嶒炂脚_時,我們自己攪拌水泥,打預制板,砌平臺,在教室里搭建出一套雖簡易但單元齊全的50升放大實驗裝置;一邊做實驗,一邊監理基地廠房的建設?!?/p>

    2005年,張治軍又帶領團隊建設了擁有2000升反應設備的中等放大實驗平臺。前幾年,平臺需要小批量的生產能力,張治軍決定建設工程驗證實驗平臺。為了解決資金難題,他把團隊獲得的數百萬元技術成果轉讓獎金,全部投入其中。

    憑著對事業的執著,20多年來,張治軍帶領團隊逐步建成國內先進的納米材料集成創新實驗平臺,形成了“從基礎研究到技術開發再到產業化”的科技成果轉化體系。目前,中試基地擁有的80多項授權專利,已有35項實現了成果轉化。2019年,河南大學與濟源產城融合示范區聯合共建的“濟源納米材料產業園”在太行山下拔地而起。

    傳遞科研精神,引導更多年輕人投身納米材料研究

    如今,年逾花甲的張治軍幾乎每天都會到實驗室或中試基地車間。如果是出差回來,無論多晚,他也盡量到中試基地看一看?!岸嗌倌甓际沁@么過來的,不來就會覺得少了點什么似的?!彼f。項目每遇到難題或進行到關鍵處,他總是帶領大家一起攻堅克難。團隊成員經常會收到他的短信,短信里往往都是他徹夜思考后的新想法。前一陣子,張治軍忙著設計濕法混煉天然橡膠的關鍵設備,一連兩個月都待在設備加工車間里,不斷地調試和修改。

    采訪當天,初級放大實驗平臺設備運行不暢,張治軍馬上到車間去調試。他說,反應器的微小結構變化就會導致材料性能發生很大偏差。最終,張治軍一連調試了30多遍才確定了最佳參數。天氣炎熱,走下實驗平臺,他已汗如雨下。

    記者問張治軍累不累,他說:“年輕時覺得做實驗是為了完成任務,后來做實驗就成了習慣,習慣慢慢變成熱愛,就不覺得累了?!?/p>

    雖然常年在中試基地工作,張治軍每年仍堅持回河南大學校本部為本科生講課?!爸饕墙o他們講一講納米材料的發展前沿和應用前景,傳遞一些科學研究的精神和理念。希望這些投身納米材料研究的年輕人能坐得住冷板凳,終身與科研事業為伴?!睆堉诬娬f。

    “探索微觀世界里的奧秘,是樂趣,也是一項崇高的使命,”張治軍說,“讓納米材料創造更多社會價值,我會繼續努力下去?!?/p>

    ■記者手記

    瞄準目標  篤定前行

    在河南大學納米材料工程研究中心中試基地實驗樓大廳,深藍色展板上寫著:“板凳甘坐十年冷,不做文章半句空”。這句話也是張治軍教學和科研生涯的寫照。

    科學研究并非一蹴而就,要耐得住寂寞。從一片玉米地到如今實驗設備完善的中試基地;從零開始研究納米材料到實驗成果實現轉化……20多年來,張治軍在自己選擇的道路上不斷前行,不斷進取,不知疲倦。

    在張治軍的辦公室,一直掛著老師黨鴻辛院士的照片,“他們那一代人對科研的執著精神,一直激勵著我”。帶著老師的叮囑,張治軍篤定前行。

    【責任編輯:靳瓊靚】

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