從寒門(mén)學(xué)子到青年科學(xué)家他這樣“點(diǎn)亮”科研路

李晨陽(yáng)

看到《自然》雜志將自己的工作評(píng)價(jià)為“remarkable（杰出）”“highlight（亮點(diǎn)）”，李志明的心情反倒比較平靜。這與6年前他第一次在《自然》發(fā)表論文時(shí)的狀態(tài)截然不同。

2022年12月15日，《自然》刊文盤(pán)點(diǎn)了年度亮點(diǎn)新聞和觀點(diǎn)，從1月到12月，每月各遴選出一項(xiàng)引人注目的科研工作。

中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授李志明與德國(guó)馬普學(xué)會(huì)鋼鐵研究所執(zhí)行所長(zhǎng)Dierk Raabe等研究人員合作發(fā)表的論文當(dāng)選8月亮點(diǎn)工作。這篇論文報(bào)道了一種同時(shí)具有優(yōu)異軟磁性能和機(jī)械性能的多組元軟磁合金材料。

軟磁材料是一類(lèi)矯頑力低、容易磁化也容易退磁的磁性材料，應(yīng)用于各類(lèi)電能轉(zhuǎn)換設(shè)備中。對(duì)很多鋼鐵廠來(lái)說(shuō)，制造硅鋼等軟磁合金材料堪稱“致富法門(mén)”，相對(duì)于普通鋼材，軟磁合金材料可以制造發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等核心部件，在市場(chǎng)上的地位完全不同。

“但是現(xiàn)有的軟磁材料，幾乎都有一個(gè)很大的缺陷——機(jī)械性能不足?！崩钪久飨颉吨袊?guó)科學(xué)報(bào)》解釋，“這樣的材料，一方面很難加工成復(fù)雜特殊的形狀，無(wú)法滿足更高水平的產(chǎn)業(yè)需求；另一方面，使用壽命短，殘次品和報(bào)廢率都很高，造成了大量浪費(fèi)，也給生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來(lái)很大損失。”

難題的關(guān)鍵在于，絕大多數(shù)提高材料機(jī)械性能的方法都會(huì)降低材料的軟磁性能。為了突破這個(gè)難點(diǎn)，李志明和合作者開(kāi)發(fā)出一種包含5種元素的Fe-Co-Ni-Ta-Al多組元合金，通過(guò)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)理優(yōu)化避免了兩種性能之間的沖突。

“他們的研究獲得成功的一個(gè)重要因素在于，多組元合金中的多種組成元素允許不同的甚至經(jīng)常相互沖突的性能分別優(yōu)化，這對(duì)僅由一或兩種主要元素組成的合金來(lái)說(shuō)極其困難，甚至壓根不可能實(shí)現(xiàn)?！笔澜缰辖饘＜摇⒚绹?guó)能源部橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任Easo P. George在《自然》上撰文評(píng)價(jià)道。

2014年底， 28歲的李志明從上海交通大學(xué)博士畢業(yè)后遠(yuǎn)赴德國(guó)，開(kāi)展博士后研究。

正式入職馬普學(xué)會(huì)鋼鐵研究所后，所見(jiàn)所聞在他內(nèi)心引起了巨大波動(dòng)。在名聲顯赫的“馬普所”中，鋼鐵研究所雖然只是個(gè)由三四棟小樓組成的規(guī)模較小的研究所，研究人員加起來(lái)只有200多名，但這里很多人都有極高的學(xué)術(shù)造詣，都在追求非常前沿的科學(xué)目標(biāo)。走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，各種高端設(shè)備令人目不暇接，而且全部向研究人員開(kāi)放，但此時(shí)，其中很多高端設(shè)備他還不會(huì)操作。

“就像掉進(jìn)一個(gè)閃閃發(fā)光的寶庫(kù)，卻發(fā)現(xiàn)自己搬不動(dòng)這些寶藏?！崩钪久鲃e無(wú)他法，唯有學(xué)習(xí)。一周7天，從早到晚，他常常不是設(shè)計(jì)研究方案開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，就是請(qǐng)所里的技術(shù)人員給自己培訓(xùn)。這些技工都是當(dāng)?shù)厝耍瑸榱烁麄兏玫亟涣?，李志明自學(xué)了一些德語(yǔ)?！拔移鋵?shí)只會(huì)那么幾句，打招呼、感謝，但都運(yùn)用得淋漓盡致?！彼χ貞浀?。

當(dāng)前材料科學(xué)與工程領(lǐng)域中不斷有新理論、新方法和新技術(shù)涌現(xiàn)，也有很多重要科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)難題亟待突破，這讓他學(xué)會(huì)用更客觀理性的目光審視自己、審視未來(lái)的道路。

2018年9月，他作為特聘教授入職中南大學(xué)，建立“先進(jìn)多組元合金”研究團(tuán)隊(duì)，同時(shí)還保留了馬普學(xué)會(huì)鋼鐵研究所的研究組客座組長(zhǎng)身份，持續(xù)推進(jìn)國(guó)際合作研究。

李志明的家鄉(xiāng)，在湖南省平江縣的一個(gè)小鄉(xiāng)村。在他小時(shí)候，這兒是貧困縣里的貧困村。但不管條件多么艱苦，父母都盡一切可能支持他讀書(shū)。到高中階段，他差不多就是當(dāng)年村里唯一的高中生了。

之后，他進(jìn)入景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)就讀材料工程專業(yè)。第一次走出家鄉(xiāng)，他濃濃的鄉(xiāng)音在同學(xué)間顯得格格不入。

剛開(kāi)始，他不太敢開(kāi)口，總是捧著書(shū)本默默地看。后來(lái)他為了能做兼職賺點(diǎn)生活費(fèi)，開(kāi)始苦練普通話，語(yǔ)言表達(dá)和溝通能力慢慢提高。

他還通過(guò)擔(dān)任班長(zhǎng)，加強(qiáng)了和周?chē)瑢W(xué)的交流，鍛煉了組織能力。

由于經(jīng)濟(jì)拮據(jù)，獎(jiǎng)學(xué)金就顯得尤為重要?！拔冶仨毐３植诲e(cuò)的成績(jī)，否則下個(gè)學(xué)期的學(xué)費(fèi)和生活費(fèi)都沒(méi)有著落。”他坦言。

大學(xué)畢業(yè)后，他到上海工程技術(shù)大學(xué)攻讀碩士學(xué)位。碩士期間他潛心科研，憑借不懈的努力和勤奮，在國(guó)內(nèi)外期刊上發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文，申請(qǐng)到數(shù)項(xiàng)專利，其碩士學(xué)位論文還獲得了上海市研究生優(yōu)秀成果獎(jiǎng)。

對(duì)那時(shí)的他來(lái)說(shuō)，發(fā)表第一篇國(guó)際學(xué)術(shù)論文無(wú)疑是最開(kāi)心的時(shí)刻之一。

面對(duì)未來(lái)，李志明有許多研究計(jì)劃。他坦言，即便是被《自然》“點(diǎn)贊”的這項(xiàng)研究工作，也存在一些不足。未來(lái)，他們會(huì)繼續(xù)優(yōu)化這種軟磁合金材料，并開(kāi)發(fā)各種高性能多組元合金體系，推動(dòng)新型合金材料產(chǎn)業(yè)化。

“一種新材料的出現(xiàn)，能讓很多過(guò)去實(shí)現(xiàn)不了的設(shè)計(jì)、創(chuàng)想變成現(xiàn)實(shí)，能推動(dòng)很多新產(chǎn)品出現(xiàn)。歷史上，新材料甚至常常成為產(chǎn)業(yè)變革的先導(dǎo)。高性能金屬材料開(kāi)發(fā)對(duì)我國(guó)高端制造業(yè)的發(fā)展意義重大。這是一項(xiàng)非常有意義的工作，我會(huì)繼續(xù)為之努力。”李志明對(duì)此充滿期待。