說起“無鉛材料”,可能大多數(shù)人感到陌生。但說起“鉛污染”,不少人會(huì)有所耳聞。傳統(tǒng)的手機(jī)、電腦等很多日常用品中,不少都需要使用含“鉛”的材料,然而,鉛類材料在使用過程中一旦進(jìn)入環(huán)境,很難降解。鉛大量富集在土壤或者水里,會(huì)造成嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難,危及人類健康。

劉文鳳,就是中國一名研究“無鉛材料”的專家,她是西安交通大學(xué)電氣學(xué)院的一位80后女教授,因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了鋯鈦酸鋇鈣的強(qiáng)壓電效應(yīng),為無鉛材料實(shí)際應(yīng)用提供了一種可能。截至目前,該發(fā)現(xiàn)已獲授權(quán)國際專利一項(xiàng)、國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)。

人民對美好生活的需求不斷增長,作為一名科研工作者,如何才能不負(fù)新時(shí)代,通過自己的研究讓人們的生活更美好?劉文鳳有自己的思考。

“開發(fā)出一種新的對環(huán)境更友好的材料”

記者:能不能通俗地介紹您的科研成果,以及當(dāng)初確定研究方向的考慮。

劉文鳳:我是研究壓電材料的,其實(shí)壓電材料在生活中應(yīng)用十分廣泛,手機(jī)、電腦、核磁共振和各種傳感器均大量使用了各類壓電材料。當(dāng)我們使用手機(jī)時(shí),需要將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號,而對方手機(jī)接收到的電信號也需要轉(zhuǎn)化成聲音震動(dòng)。在這個(gè)過程中,機(jī)械能先轉(zhuǎn)換成電能,電能隨后又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,壓電材料就是機(jī)械能和電能之間轉(zhuǎn)換的橋梁。

傳統(tǒng)壓電材料最大問題是大量含鉛。這類材料在使用過程中其本身含有的鉛容易進(jìn)入環(huán)境,且永遠(yuǎn)不會(huì)降解。鉛大量富集在土壤或者水里,會(huì)造成嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難,危及人類健康。在我國西北幾個(gè)省份都曾出現(xiàn)過居民血鉛超標(biāo)的事件,為我們敲響了警鐘。為此國家也制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范含鉛材料的使用。

當(dāng)初確定壓電材料的研究方向,就是希望用無鉛壓電材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)含鉛材料,這既符合綠色發(fā)展趨勢,也契合國家需求。我讀博士期間主要的工作是開發(fā)出一種新的對環(huán)境更友好的材料,也就是后來廣為人知的鋯鈦酸鋇鈣,它是目前發(fā)現(xiàn)的性能最好的無鉛壓電材料,也是最有希望替代同類含鉛產(chǎn)品的材料。

記者:您還記得剛剛發(fā)現(xiàn)這一材料效用時(shí)的情景嗎?

劉文鳳:開發(fā)出鋯鈦酸鋇鈣時(shí),我剛剛從碩士二年級轉(zhuǎn)為博士一年級。在實(shí)驗(yàn)室第一次發(fā)現(xiàn)鋯鈦酸鋇鈣的壓電效應(yīng)時(shí),我又激動(dòng)又懷疑:“我做的東西居然比世界上最好的材料性能還要好一倍,是不是哪里出了問題?儀器壞了?還是樣品出問題了?”當(dāng)時(shí)已是夜里12點(diǎn)了,我還是趕緊向?qū)熑螘员淌趨R報(bào)了這個(gè)現(xiàn)象。任老師也很激動(dòng),與我一起重復(fù)了實(shí)驗(yàn),結(jié)果確實(shí)如此。無鉛材料在壓電性能方面達(dá)到了含鉛材料的水平,這還是世界首例!

2010年初,基于該研究成果整理的核心論文發(fā)表在《物理評論快報(bào)》上,引起轟動(dòng)。目前已被SCI期刊論文引用900多次,是這一領(lǐng)域被引用最多的論文之一。這個(gè)成果影響很大、意義也很深遠(yuǎn),因?yàn)楫?dāng)時(shí)學(xué)界都認(rèn)為無鉛材料很難實(shí)現(xiàn)應(yīng)用,但我的工作為無鉛材料的實(shí)際應(yīng)用提供了一種可能,并且開創(chuàng)、引領(lǐng)了這一類材料的研究。現(xiàn)在許多國家和地區(qū)相繼出臺法規(guī),規(guī)定2020年后停止使用含鉛材料。

“我個(gè)人成就80%以上取決于所處的平臺”

記者:科研工作者要做出頂尖的成果,最重要的是什么?

劉文鳳:研究生期間我在日本交流學(xué)習(xí)了三年半,當(dāng)時(shí)就發(fā)現(xiàn)我們國家在很多科研領(lǐng)域和國外的差距并不大,是在并跑,甚至領(lǐng)跑。比如我所在的電力設(shè)備電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,這是電氣絕緣領(lǐng)域唯一的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,研究硬件條件在世界上數(shù)一數(shù)二,多年來取得的科研成果也有目共睹。所以,我深知如果沒有一個(gè)好的平臺,個(gè)人的成果也無從談起,我個(gè)人的成就80%以上取決于所處的平臺。

一開始自己做學(xué)生時(shí)對此感觸不深,只是想著有老師幫助選個(gè)課題,然后自己埋頭做。但是,這樣一個(gè)選擇,這樣一個(gè)起點(diǎn),事實(shí)上就要比其他人的起點(diǎn)更高。優(yōu)秀的老師總有開闊的視野和獨(dú)到的見解,選擇的方向或課題,往往就是科技界關(guān)心的熱點(diǎn),因而學(xué)生努力實(shí)現(xiàn)的成果才會(huì)被關(guān)注和認(rèn)可。如果課題陳舊缺乏新意,即使個(gè)人十分努力,等到科研成果展示出來,亮點(diǎn)還是不夠,自然而然關(guān)心的人也少,得到的認(rèn)可也少。

記者:新時(shí)代需要有擔(dān)當(dāng)?shù)臅r(shí)代新人,您對此有何感想?

劉文鳳:新時(shí)代,新征程。為實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化和中華民族的偉大復(fù)興,就必須著力培養(yǎng)能擔(dān)負(fù)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人。在我的設(shè)想里,時(shí)代新人應(yīng)該是一群朝氣蓬勃的年輕人,他們有熟練的專業(yè)技能也有深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng),能切實(shí)解決具體問題也不失赤子之心,對黨的事業(yè)和民族復(fù)興的偉業(yè)滿懷熱情。為了能培養(yǎng)這樣的時(shí)代新人,我需要做的還有很多。

新時(shí)代,年輕人應(yīng)該怎么干?我的經(jīng)歷也許對大家有啟發(fā)。上學(xué)時(shí)我曾很迷茫,沒有明確的目標(biāo)。我的老師告訴我,假如還不知道自己要做什么,就一定先做好自己的本職工作,這樣等自己真正決定做什么的時(shí)候,才會(huì)從容不迫。所以,學(xué)生時(shí)代我就努力學(xué)習(xí),后來果然受用至今。我現(xiàn)在也會(huì)跟我的學(xué)生講,應(yīng)做好自己應(yīng)該做的事情,把學(xué)習(xí)成績提高,日積月累,未來的某個(gè)瞬間總會(huì)帶給你無限的驚喜。同時(shí),我會(huì)告訴他們知行合一,想很重要,做更重要。在迷茫的時(shí)候,做一些扎實(shí)踏實(shí)的工作,就能走出迷茫。

瞄準(zhǔn)國家需要,這樣對自己的發(fā)展才更好

記者:進(jìn)入新時(shí)代對一名科研工作者來說意味著什么?

劉文鳳:意味著科技力量的聚焦也應(yīng)相應(yīng)地重新定位。我們的科研工作要服務(wù)于社會(huì)更平衡更充分的發(fā)展,一方面要著力于精深技術(shù)的開發(fā),打破社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的桎梏;另一方面也要兼顧細(xì)微之處,解決實(shí)際應(yīng)用中的具體問題。

現(xiàn)在國家電網(wǎng)的各項(xiàng)重點(diǎn)工程建設(shè),如直流、超高壓、特高壓等,我們都積極參與其中,這是因?yàn)槲覀儾粌H懂技術(shù),也知道具體國情。例如,我國的用電和發(fā)電中心,從地理上和時(shí)間上都嚴(yán)重分離,這是最突出的一個(gè)問題。西部發(fā)電資源富集,但東部沿海才是用電中心?，F(xiàn)在開發(fā)的新能源,如潮汐發(fā)電,一早一晚漲潮的時(shí)候發(fā)電,但用電的高峰卻是白天。這些基礎(chǔ)國情,正是科研工作者思考和解決問題的出發(fā)點(diǎn)。

記者:您說科研工作者要有情懷,這是一種什么樣的情懷?

劉文鳳:我先給你講個(gè)故事。前段時(shí)間去世的陳學(xué)俊院士,交大西遷時(shí)隨校來到西安。當(dāng)時(shí)西安和上海的條件相差估計(jì)比現(xiàn)在還要大,而陳院士干脆把上海的房子賣掉,以示西遷的決心。那時(shí)候,西遷的前輩們放棄上海優(yōu)越的條件,響應(yīng)國家號召,來西安創(chuàng)業(yè)、扎根、發(fā)展。我們上學(xué)的時(shí)候,就經(jīng)常聽說像陳學(xué)俊院士、彭康老師等老一輩西遷教授的故事,耳濡目染慢慢培養(yǎng)出一種歸屬感。我覺得,這種西遷精神就是我們交大科研工作者的情懷。

我是天津人,2000年高考時(shí)適逢國家出臺了西部大開發(fā)戰(zhàn)略,號召大家去支援西部建設(shè)。我當(dāng)時(shí)有感于此,一股熱血涌上心頭,第一志愿就填報(bào)了西安交大,周圍的人都很不理解。當(dāng)時(shí)我覺得自己如果去其他地方,可能就如同一滴水放在大海里,也并不會(huì)消失,但作用微乎其微。但是西部會(huì)更需要我,自己施展才華的空間也更大,所以就毅然決然地來到西安。十幾年過去了,想想當(dāng)初的決定依然很興奮。現(xiàn)在交大每年都會(huì)有新政策、新變化,令人振奮。我覺得我的選擇沒有錯(cuò)。