张勇:走在材料前沿的筑梦者

来源:中国网
2025-02-10 16:15:38
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心有凌云志,无高不可攀。人生最大的挑战从来都不是外界的风云变幻,而是自己的内心,对于北京科技大学的张勇而言,一颗坚定的筑梦之心,才是一切科研的起点。

走上材料探索路

选择了,就要进行到底。所以,无论何时,无论遇到何种挫折和困境,张勇始终坚定脚步,埋首前行。他深知:材料是人类制造生产工具赖以生存和发展的重要物质基础。遗憾的是,传统材料,如钢铁、水泥、木材、玻璃和陶瓷等,已经无法满足现代高端科技的需求,在这样的背景下,工程塑料、碳纤维、复合材料、高熵合金和钛合金等新型材料应运而生。作为新型材料领域的探索者,张勇用奋斗,浇灌“材料之花“。

早在20世纪90年代,还是北京科技大学博士的张勇,就参加了我国贫铀装甲材料的制备及抗动能穿甲弹性能的研究工作,并和同事发现了装甲板防护性能随着陶瓷和金属体积分数变化的双极值规律,即在金属合金防护机制下随陶瓷体积分数变化防护系数出现一个极值,在陶瓷防护机制下随金属体积分数变化防护系数出现另一个极值。在相关研究基础上,张勇和团队先后制备出了碳化钛,碳化钨,碳化鈾,氮化硅,碳化硅等多元陶瓷为基的多孔材料,和并通过压力浸渍复合工艺制备出了贫铀基和铝基复合材料。

科研就是一段筑梦的旅程。“双极规律”虽然是张勇的一项重要科研成果,但他并没有满足现状。“科研就是如此,不进则退”。在新加坡国立大学工作期间,他开始从事非晶合金领域的研究。

他用共晶生长耦合区原理分析了镧基合金的最优玻璃形成成分和共晶点的关系,发现了微量稀土钇可以显著提高锆基合金的玻璃形成能力,利用Bridgman凝固技术,控制锆基和钛基合金中枝晶的分布和形貌,获得了具有室温拉伸塑性的内生非晶复合材料,为非晶复合材料的工程应用提供了可能。

“决心成功比其他什么都重要”。有了目标,就要脚踏实地,创新前行。这,不仅是科研的过程,也是挑战自我的过程。不放弃,不妥协,一直是张勇深耕探索的底色,高熵合金就是其最好的见证。

开启技术突破路

高熵合金是基于无序参量发展的合金,具有突破现有材料性能极限的潜力,在材料科学及工程上备受关注目。作为国内较早开展高熵材料和锯齿行为的相关研究的张勇,在这个领域,同样成绩斐然。

他,利用铝元素具有稳定铁素体的金属学原理在面心立方FCC高熵合金基础上,用铝元素消除铜元素的偏析,得到了第一个高强度的体心立方BCC高熵合金,该合金具有强大的加工硬化率,断裂强度高达3000MPa;首次发现高熵合金具有抗辐照的特点,无序合金的组织在离子辐照后,缺陷的产生率更低和尺寸更小;国际上首次利用Bridgman技术制备了高熵合金单晶样品,A10.3CoCrFeNi和A10.3CoCrFeNi2;提出了信息熵和混合焓比值参量W,用来评价材料的熵值,已被大量文献证明可以有效地预测无序固溶体和非晶相的形成;合成了一系列体心立方米高熵合金,包括ZrNbTiAlMo,NbTiAlTaV,TiZrNbMoV,AlCoCrFeNiTix,低活化高熵合金WTaFeCrV,WTaFeCrNi,UNbZrTiMo等。

走在探索世界,需要一颗无比执着的心,无论何时,坚持不懈,都是取得更多成果的重中之重。面对着我国非晶研究及应用化程度较低的现状,张勇带领团队披荆斩棘,砥砺前行,以实际行动加快了我国非晶领域科研的进展。

目前,除利用高熵概念开发新型AlMgZnCuLi和AlMgZnCuSi系列航空用轻质合金外,他还进行太阳能光热集热器高熵选择性吸收涂层开发的研究,而开发高温稳定的高性能光热转换太阳能选择吸收涂层极为重要,且具有相当大的挑战性;采用磁控溅射或分子束外延MBE技术的方法在不锈钢基体上依次镀膜NbTiAlSiNx梯度薄膜,并采用热压烧结技术制备了块体材料,NbTiAlSiN NbTiAlSiC等;在国际上首次研制成功高强高韧高熵合金纤维材料,纤维的结构具有仿生竹子纤维结构。

值得关注的是,他还发明了高通量开发新材料的技术,按照需求材料的性能指标及其成本要求,采用高通量计算,初步筛选材料的成分和工艺后,运用高通量实验小样品验证,并把得到的最终材料,进行大样品实验。在高熵合金高通量实验中,发明了物理掩模版和化学掩模版分离小样品技术。

张勇的筑梦之路,并非一帆风顺,但他还是乘风破浪,一往无前,或许,正是这份无所畏惧的勇气,让他在高熵合金领域,铺设了一条通往应用的突破之路。张勇本人,也因高熵合金的一系列研究成果,在国内外均极具盛名,其成果更是为中国的高熵合金走向世界,提供了强大的技术支撑。

张勇教授课题组近期还发展了玻璃包覆技术,制备了玻璃包覆CoFeSiB非晶丝,NiMnGa超弹性丝,CuSn形状记忆丝,玻璃包覆纳米颗粒等,未来预期玻璃包覆和固化技术在核废料等处理中也具有重要的前景。

不忘初心,不负韶华,奋力筑梦,创新前行。现在的张勇,早已取得累累硕果。他,不仅在国际上首次制备出了单晶高熵合金、高熵合金高强韧纤维和高熵合金光热选择性薄膜,在轻质、柔性等高熵合金的开发方面做了大量工作;还发明了微量稀土钇改善合金玻璃形成能力的技术,同时,出版了专著《非晶与高熵合金》、《先进高熵合金技术》、《High Entropy Alloys》、《High Entropy Materials》等,其中《先进高熵合金技术》获得了2020年中国石油和化学工业图书奖,《High-entropy alloys》获得了2020年最具影响力专著奖;在《Science》等期刊发表论文300余篇,总引用3万余次,单篇引用超过1000次的文章有5篇,单篇最高引用5000余次,是爱思唯尔高被引学者,全球Top2%科学家。

由于其出色的科研探索,张勇本人相继获得教育部自然科学一等奖和二等奖;国家自然科学二等奖;山西省自然科学奖一等奖和二等奖;2022年中国产学研合作创新和促进奖等诸多荣誉。

尽管如此,张勇仍牢记自己的使命和责任。在科研工作进行的同时,担负起了传递火炬,孕育桃李的师者之责。从教多年的他,在课上是严肃认真,一丝不苟的。每周准时参加课题组的学术例会是张勇的惯例,也是他掌握学生研究进度的重要渠道。对于学生的问题,他直言不讳,但倾囊相授。

三尺讲台,是师生互通的纽带。所以,在有限的课堂时间里,张勇尽可能发开启学生心智,营造积极热烈、紧张活泼的互动氛围,让学生主动学习,主动探索。他,十分重视锻炼学生的实践能力,强调读万卷书的同时,还要行万里路,要在实践中检验和重构理论,锤金炼铁,才能为科研创新打下坚实的地基。

在生活中,他是学生的朋友。亲切幽默,平易近人的他,总是能在学生遇到难处的时候,给予莫大的慰藉与鼓舞。

桃李不言,下自成蹊,以身作则的张勇,早已满园桃李。他的诸多学生走向了各自的岗位,继续为中国的科研探索,添砖加瓦,贡献力量。而这正是传承最大的意义,也是师者张勇最愿意看到的“盛世”。

“愿以微薄之力,助力中华民族的伟大复兴”。为了实现这个愿望,张勇将继续以“舍我其谁挑重担”的担当,“乱云飞渡仍从容”的定力,“乘风破浪会有时”的决心,开拓创新,代代相传。(文/王超)

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