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是否存在比天然金剛石更硬的材料?20年時間,田永君只研究了這一個問題。圍繞硬度這個問題,他慢慢打磨着手中這根“鐵杵”,直到找到了“硬度”的最尖端。

田永君是材料學科研領域的領軍人物,他和他團隊的名字經常出現在國內外權威學術刊物上。他是燕山大學材料科學與工程學院教授、博士生導師,國家傑出青年科學基金獲得者,教育部長江學者特聘教授,國家“萬人計劃”百千萬工程領軍人才,德國洪堡學者,中國科學院院士。

而再多的頭銜和成績,也比不上執着科研的精神更能詮釋他黨員“科學家”的身份。

三十年立志圖強,只爲實現一個目標

田永君,1963年3月生,遼寧省本溪人。1983年,就讀於哈爾濱科技大學的田永君光榮地加入了中國共產黨。也就是從那時起,爲國家和人民貢獻自己全部聰明才智就成了他矢志不渝的奮鬥目標。1987年碩士研究生畢業後,他在科研領域已嶄露頭角。1996年田永君獲得德國洪堡獎學金,在德國耶那大學固體物理研究所工作兩年後,他決定到燕山大學任教,懷着一顆拳拳赤子之心回到了祖國的懷抱。

爲了讓中國材料學研究能站在世界前端,剛當選材料科學與工程學院院長不久的田永君提出了建設“五星級”學院的構想。這個“五星”學院是擁有一級學科博士點、博士後流動站、國家重點學科、中科院或工程院院士、國家重點實驗室的一流學院。

這個想法一經提出,立刻在學院掀起軒然大波。在其他人眼裏,這不過是田永君新官上任燒的一把火。很多人直言不諱地說田永君這牛吹大了,更有老先生勸他,咱們能不能把目標定得實際一點,不要這樣好高騖遠。

當時,對燕山大學材料學院來說,無論實現了“五星”中的哪一星都是革故鼎新,對學院的發展和人才引進都是好事。田永君正是着眼於學院的未來發展,他沒有一點私心,頂着壓力,執着地向目標邁進。

“五星”學院的計劃從建設國家重點實驗室開始。在當時,尚未有地方院校實驗室被評爲國家重點實驗室的先例。而擺在田永君面前的,是一間科研力量薄弱、儀器設備陳舊落後的實驗室,想要破此先例,把這間實驗室改造成中國基礎研究最高水平的實驗室之一談何容易?工欲善其事,必先利其器。田永君和他的團隊先爭取省內經費支持,爲實驗室添置先進儀器、設備,再組建高水平青年學者隊伍,發表重要學術論文。這些改變,讓田永君更加堅定了建成國家重點實驗室的信心。

爲了讓名不見經傳的燕山大學亞穩材料製備技術與科學省級重點實驗室進入科技部主管部門的視野,田永君與同事一起不斷往返於科技部和學校之間。他們的努力終於有了結果,在聽過他們的彙報後,2003年科技部專門給了燕山大學一次參加國家重點實驗室的評估和複評的機會。2005年,燕山大學從5所“985”和“211”院校中脫穎而出,取得了新建國家重點實驗室的資格。隨後,燕山大學亞穩材料製備技術與科學國家重點實驗室正式掛牌成立,成爲我國少數幾個以地方政府名義申報成功的國家重點實驗室之一。亞穩材料製備技術與科學國家重點實驗室的成功申報,打破了地方實驗室無法進入國家重點實驗室行列的慣例,實現了河北省國家重點實驗室零的突破。

與此同時,其他幾項目標也在他的帶領下陸續達成。2000年材料科學與工程博士後流動站被批准設立,2003年一級學科博士點申報成功,2007年材料學二級學科被評爲國家重點學科。8年磨一劍,田永君的“五星”學院,已經有了“四星”。

二十年碩果累累,看似偶然實則必然

如果學院能出一名院士,田永君的“五星”目標就能實現了。

在田永君他們合成出納米孿晶結構立方氮化硼材料之前,天然金剛石一直被認爲是自然界最硬的材料,而他們的發現重新界定了“硬度”的標準。田永君創造性地建立了共價晶體硬度的微觀模型,解決了“硬度定量預測”這個學術界的公認難題,實現了超硬材料設計的定量化。他進一步建立了多晶共價材料的硬化模型,發現了多晶共價材料隨顯微組織特徵尺寸減小可持續硬化的新現象,爲此提出了在超硬材料中形成超細納米孿晶組織來獲得超高硬度的新思路。

這一重大發現卻是源於一次偶然失誤。一次樣品測試中,他的學生用天然金剛石壓頭來測試樣品的硬度,只過了半天,爲試驗準備的3個壓頭就用壞了兩個。得知這一消息的田永君敏銳地意識到,是樣品表面拋光不夠平整造成了單晶金剛石壓頭的損壞,但這個直徑僅2毫米的圓柱形樣品的硬度也一定很高。

他馬上召集課題組成員討論後續實驗方案,最終在用透射電鏡觀察時發現樣品中全是納米孿晶結構。找到這一關鍵突破點之後,田永君團隊與中外科學家開始合作,採用高溫高壓技術成功地合成出了硬度超過人造金剛石單晶的納米孿晶結構立方氮化硼材料,用此方法合成出的納米孿晶結構金剛石的硬度2倍於天然鑽石,用其製造的切削刀具實現了淬硬鋼的鏡面加工,展現了誘人的應用前景。

兩項原創性成果分別發表在國際權威學術刊物Nature上,併入選了2013、2014年度中國科學十大進展和中國高等學校十大科技進展,田永君的研究成果也獲得了國際諸多知名材料學專家的高度評價。

2017年11月,田永君當選中國科學院院士的消息傳來,至此他構想的“五星”學院終於建成。

20年對夢想的執着最終換來了累累碩果,所有取得的成績看似偶然,卻是必然結果——他的信仰和初心。

團隊中的胡文濤說,科研工作不僅需要智力,更考驗體力。田永君和團隊成員每天工作十幾個小時幾乎成了他們生活的常態。沒有周末和節假日,甚至大年初一課題組的成員都會一個不少地出現在實驗室。在田永君和他的同事們眼裏,科學研究的確辛苦,但其樂無窮,他們願意爲此付出,苦中作樂。

一生執着追求,不止勇攀科研高峯

田永君是一位科學家,也是一名共產黨員。他無私付出,甘於奉獻,正是這兩種品質相結合的最好寫照。他自己成爲院士,當然不是他的終極目標,他還要把材料學院建設得更好,爲國家做更大的貢獻。

一通越洋電話,誠邀了在美國的博士後柳忠元加入田永君課題組。電話中田永君對科學精神的執着追求和一心想讓中國人在材料學領域佔領尖端的決心讓柳忠元深受感動,即便當時燕山大學所能給予的待遇有限,他依然堅決加入這個團隊。

田永君的科研精神,就像一塊“磁鐵”,吸引着各類材料學界人才。他的課題組只有9人,但卻集結了國家傑出青年科學基金獲得者、教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授、國家優秀青年科學基金獲得者、“全國百篇優秀博士論文”獲得者等學界翹楚。

在學生眼裏,田永君是“獨角獸”一般的老師。田永君爲人親切,對年輕人總是不遺餘力地扶持和幫助。不論是自己課題組還是別人課題組的年輕人,只要在科研上有想法,他都會盡力提供經費資助。年輕人找他聊學術問題,他從不拒絕,總是十分興奮地與他們討論研究方向,尋找突破口,有時候還會連續幾天熬夜,親自幫助他們修改申請書。

有了經費支持和他的悉心指導,課題組裏的年輕人和學生成長迅速。到目前爲止,課題組相繼培養出了3位國家傑出青年基金獲得者、3位“長江學者獎勵計劃”特聘教授、2位國家優秀青年基金獲得者和2位“全國百篇優秀博士論文”獲得者。以田永君爲學術帶頭人的科研團隊先後3次得到國家自然基金委的資助,這在創新研究羣體中並不多見。

三十年,田永君譜寫了對信仰的追求,對祖國的熱愛,對科學的執着,推動着中國材料學研究進步。對於他來說,這並不意味着畫上了圓滿的句號;相反,這是他人生下一篇章的精彩開端,在研究領域他將攀向另一個科學的高峯。

田永君老師在實驗室

第一臺T25大壓機

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