【人物簡介】張廣照,中共黨員,華南理工大學材料科學與工程學院教授,國家杰出青年科學基金獲得者。他長期從事高分子溶液與界面的研究工作,發(fā)展了QCM-D、微量量熱等高分子表征方法,發(fā)現(xiàn)了陰離子雜化共聚反應,在海洋防污材料方面取得突破性進展,以第一完成人榮獲教育部科學技術進步一等獎、廣東省科學技術發(fā)明一等獎、廣東省專利金獎。授權中外發(fā)明專利40余件,先后擔任國際海洋材料保護研究常設委員會(COIPM)委員,國際標準化組織和國際電工委員會(ISO/IEC)海洋污損工作組專家,中國材料研究學會高分子材料與工程分會副主任。
在比利時漫畫家埃爾熱膾炙人口的作品《丁丁歷險記》中,航海經(jīng)驗豐富的阿道克船長經(jīng)常使用一句話來表達糟糕的心情:“成千上萬只藍色的發(fā)泡藤壺!”這種讓船長們頭疼不已的生物會依附在船體上生長,形成生物垢,危害航行安全和航行效率。包括海藻、貝類在內(nèi)的各種海洋動植物、微生物都會造成這種危害,科學家將其稱為“海洋生物污損”。
為了應對這類難題,華南理工大學材料科學與工程學院的張廣照教授帶領團隊,二十年如一日,潛心研制高分子防污材料和加固材料,科研成果被廣泛應用在各類海洋裝備、建筑工程中——從南海海疆的碧水藍天,到綿延壯闊的港珠澳大橋,再到深入內(nèi)陸的四川牛角寨石窟,這一連串工程壯舉里,都飄灑著華南理工新材料學人的智慧。他們以科學工作者特有的方式,開創(chuàng)民族自主核心技術,服務國家戰(zhàn)略需求,展現(xiàn)中國式現(xiàn)代化建設者的責任擔當。
20年前,他和“大麻煩”較起了真
2001年10月5日,《國際控制船舶有害防污底系統(tǒng)公約》在英國倫敦簽署。此時的張廣照還是一名從事基礎研究的高分子物理學家。敏銳的學術嗅覺讓他意識到,這一公約禁止使用重金屬防污劑等有害物質(zhì),將會在海洋防污材料領域引發(fā)革命性的變化:
“海洋生物污損是一個很大的麻煩?!睆垙V照介紹說,“這看似小事,實際上卻滲透在人類海洋開發(fā)行為的每一個細節(jié)中。當海洋生物在船底、螺旋槳上大量生長,會大幅增加民用船舶的油耗,拉高海洋產(chǎn)業(yè)成本;對軍用船舶來說,會嚴重降低航速,影響戰(zhàn)斗力;而在核電站、海洋能發(fā)電中,則會影響發(fā)電設備的正常工作?!?br />
張廣照團隊研制的“動態(tài)表面涂料”在防污效果上明顯優(yōu)于某國外品牌。
“全世界不同海域有幾千種海洋生物,如何研發(fā)既可靠、又環(huán)保的防污手段,是海洋開發(fā)領域亟需解決的世界性難題。特別對于我們中國,當時海洋防污技術落后,95%的防污涂料依賴進口。新的國際公約對海洋防污提出了新的要求,原有的材料將被禁用,而我們又缺乏核心防污樹脂技術的知識產(chǎn)權?!?/p>
“我注意到這個事情的時候,剛從海外回國不久,開始獨立工作,正在尋找對國家和社會有貢獻、又有難度的課題。我感覺中國非常需要海洋防污材料方面的自主技術,于是從2003年開始從事這方面的研究?!?/p>
一旦和海洋生物污損這個“大麻煩”較上了真,就是初心不改的20年。由于國內(nèi)在這一領域的科研經(jīng)驗相對空白,張廣照難以避免地經(jīng)歷了無數(shù)次失敗的嘗試。2008年,《國際控制船舶有害防污底系統(tǒng)公約》正式生效,而他的團隊終于在2012年取得了突破性進展,成功研制動態(tài)表面防污材料與技術。
今天,他們在堅持不懈的創(chuàng)新和完善中逐步建立了海洋防污領域的民族自主核心技術體系,產(chǎn)品的防污性能、環(huán)保性能超越已有國際品牌,在超千艘船舶上實現(xiàn)了規(guī)?;瘧?。
張廣照團隊研發(fā)的海洋防污材料已在國內(nèi)最大車位的特運汽車船“玉衡先鋒”輪上試用。
領先世界的制勝之道:深耕基礎研究
張廣照的微信頭像是一頭沉靜的雄獅,正如他的科研生涯:不僅目標明確、嗅覺敏銳、意志堅定,關鍵在于實力雄厚。他能在應用領域取得令人敬佩的科研成就,是基于強大的基礎研究實力。
“當時全世界都在攻關新的海洋防污材料,有些國家已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗,假如你沒有制勝之道,是無法超越他們的。我們團隊之所以能夠做出具備世界先進水平的材料,很大程度上得益于基礎研究上的積累?!?/p>
“比如物理學有一種技術叫石英晶體微天平技術,也叫QCM-D。我們團隊在世界上率先把這一技術應用到了高分子材料領域,并用來篩選防污材料,因為防污材料的試驗品是不能頻繁拿到海里做實驗的,那樣做的成本太高了,而QCM-D可以實現(xiàn)高效的實驗室篩選。”
后來,張廣照在國際會議上介紹了這一方法,外國人才驚奇地知道,QCM-D技術原來可以這樣用。今天,不少國際知名高校和科學機構在使用該技術的時候,都采用了他的分析方法。
張廣照團隊還在2012年發(fā)現(xiàn)了“陰離子雜化共聚反應”,這一發(fā)現(xiàn)隨后被應用在海洋防污材料設計中,相關技術獲得廣東省科學技術發(fā)明獎一等獎和廣東省專利金獎,并在多個國家獲得專利,其中包括美國、日本等海洋科研強國授權的專利。
張廣照重視基礎課程教育,長期為本科生教授《物理化學》和《高分子物理》兩門基礎課,其中《高分子物理》為首批國家一流本科課程。圖為他在2021年榮獲首屆“吳小蘭教書育人獎”。
重視基礎研究和應用研究相融合,這不僅是張廣照從事科學研究的制勝之道,也是他作為一名高校教師的育人之道。2016年,在張廣照的倡議和組織下,材料科學與工程學院對高分子材料專業(yè)的本科課程設置做出了修訂:《物理化學》《有機化學》作為兩門最重要的基礎課程,其教學時間從半年延長至一年。為進一步提高同學們的學習質(zhì)量,張廣照還積極聯(lián)絡、邀請頂尖教學名師,對授課青年教師進行培訓,以提升其教學水準。
“我覺得對于大學生來說,四年大學教育不僅是為了學習知識,而是要從學術的角度出發(fā),為以后的人生打下基礎。就高分子材料這個專業(yè)來說,物理化學和有機化學就是基本功,一定要學扎實。而老師們也可以通過授課,進一步加深基礎學科和應用學科之間的融合推動,達到教學相長。”
從深邃海洋走向廣袤大地
除了海洋防污材料外,張廣照團隊還研制了用于各種巖土、混凝土加固的材料。這些材料廣泛應用于全國各地的大橋、大壩、鐵路、公路建設以及文物建筑的修復保護工程,團隊產(chǎn)學研的足跡遍布華夏。
2014年,港珠澳大橋尚在修建過程中,建設者本著滴水不漏、防微杜漸的工匠精神,為達成最后0.01%的極致追求,對混凝土構件進行了增強加固。起初,他們將目光投向某國際知名品牌,這是一家具有百年歷史、具有國際領先水平的建筑用化學材料生產(chǎn)商。然而,該公司產(chǎn)品的滲透性不足,無法滿足工程需求。
“后來,他們了解到我們團隊研制的產(chǎn)品,發(fā)現(xiàn)其滲透性優(yōu)于進口產(chǎn)品,決定在整個大橋工程中使用。這種材料是我們中國人自主創(chuàng)新研究的成果,化學成分和進口產(chǎn)品完全不同,特別適用于混凝土結(jié)構的加固,以及水電大壩低滲透性巖層的加固?!?/p>
于是,在港珠澳大橋堅實的身軀里,澆筑了華南理工人的創(chuàng)新血液,流淌在每一寸混凝土中,悄然守護著55公里長的世界奇跡。除了橋梁工程外,這些加固材料也應用在珠三角水資源配置工程、青海李家峽水電站、穗莞深城際鐵路等各類重大工程中,應用范圍不斷拓展。
華南理工大學材料科學與工程學院與建筑學院合作,使用高分子材料,借助微注漿技術,共同保護歷史文化古建筑。
為了適用不同的工程建設需求,團隊還在研制更多的新材料。例如,他們與學校建筑學院的同事開展合作,從事文化遺產(chǎn)、歷史建筑、歷史文物的保護和修復工作。從“嶺南第一勝概”廣州鎮(zhèn)海樓上的石獅,到四川眉山牛角寨洞窟里的唐宋文物,都使用張廣照團隊研制的材料,對文物上的裂縫進行加固修復,讓新工科技術與中華傳統(tǒng)歷史文化水乳交融。
“什么是新材料?新材料就是能夠運用于新技術、服務于新時期國家建設的材料。我們作為科研工作者,作為人民教師,一定要有這種社會責任感。”張廣照說,“在這條新材料的科研路上,我們還能做許多事情,有許多憧憬。希望在不久的將來,能有更多優(yōu)秀的科研工作者加入我們的團隊,共同拓展材料的應用范圍,實現(xiàn)科研成果在全國乃至國際上更大規(guī)模的應用,切實解決國家建設和人類發(fā)展中遇到的具體問題?!?/p>
《追夢人》第15期
文 字:徐培木
圖 片:受訪者提供
編 審:張征 許穎
總 策 劃:鄒浩