身边的榜样——我校2017“年度人物”系列报道(二)

15.01.2018  10:20

勇攀 科研高峰  推动行业发展

—— 记我校2017“年度人物 王海阔

颁奖词: 你怀揣理想,探索“超高压”下崭新的物质世界;你敢为人先,创造国内大腔体压强记录,设计新型两面顶超硬材料生产装置,推动行业发展;你勇攀高峰,为了一个目标,执着于千百次实验,打破封锁,合成大尺寸多晶金刚石新材料,填补国内空白;你还在前行,用自己的汗水孕育新的技术突破和科学发现。

个人名片: 王海阔,材料科学与工程学院副教授,硕士生导师。2013年入校,一直从事超硬材料制备、压致相变与大腔体超高压技术研究。进校4年来申请科研经费200余万元,年均到校经费50万元,主持或作为技术负责人完成国家自然基金青年基金、河南省自然基金、郑州市重大专项、横向项目及企业内部研发1200余万元。依托材料学院成立了“材料压处理研究所”,与企业合作攻克了石墨无触媒直接、快速转化合成大尺度透明纳米多晶金刚石的技术,并使相关成果产业化,填补国内空白,引领了超硬材料行业发展。

与科研结缘

他是幸运的,2008年,王海阔以面试第一、综合分数第二的成绩,从60名来四川大学原子与分子物理研究所复试的学生中脱颖而出,加入了国内领先的超高压与超硬材料研究团队。

今年第一次实行直接攻博,5年拿一个博士学位,您愿意吗?”由于对科研的好奇,他没犹豫就答应了导师的提议。

身边的几个同学相继到美国顶尖高校或实验室深造。“海阔,做科研要能吃苦、耐得住寂寞,你如果现在出国,你的科研方向就没法继续了,我建议你沿着现在的方向做5年”。

他听从了导师的建议,每天泡在实验室,博士期间,作为技术骨干完成近千万的纵横向课题。在六面顶压机上创造了国内大腔体的压强产生记录;为北京某顶尖高校设计了当时最好的一级压腔加压系统;作为技术骨干,在国内首次实现了石墨无触媒到金刚石的直接转化……

与世界顶尖实验室竞争的决心

2011年,国外某顶尖实验室完成了石墨无触媒直接转化合成纳米结构大体积多晶金刚石的产业化,在全世界超硬材料领域引起轰动。

欧洲、美国、国内多家著名实验室及企业相继进行相关研究,有两座大山矗立在科研工作者面前:一、同时产生高于15万大气压、2700 K的压强温度条件,以及相关条件的长时间可控技术;二、超高压下初始碳源向金刚石转化过程中会引起约10%的体积塌缩,进而产生应力,应力会引起合成的多晶金刚石破碎。

面对这样的困难,经历千百次失败,多数单位选择了放弃。王海阔偏偏要直面挑战,“做科研要么选择别人没做过的,要么选择比别人做的更好。”导师的教导一直铭刻在他的心里。

博士期间他所在团队已经实现了石墨无触媒到金刚石的直接转化,与其它实验室一样,合成的多晶金刚石要么转化不完全而呈现黑色,要么就是碎片。

如何实现石墨无触媒直接转化合成透明大体积多晶金刚石,与世界顶尖实验室竞争,他时刻思考着困扰着科研人员的那两个难题,查阅了千万字的中英文资料……

他找到了解决问题的方法,可是要建立一个大腔体超高压平台,需要近千万的资金投入。他背着书包到相关企业寻求合作,国内企业的总工根本不相信一个年轻人可以实现这样的技术突破……

机会来了,一个国企的老总联系上了王海阔,“听说你要做石墨无触媒直接转化合成大体积多晶金刚石的项目,我可以从总公司申请经费,组织相关团队。”几百个日夜的奋斗,王海阔与他的合作团队成功了,他手捧着合成的大尺度透明多晶钻石,流下了激动的眼泪……

2016年6月,以院士、杰青、中原学者组成的专家团队对该项目进行了鉴定。一致认为:“该项目探索了在超高压高温条件下,采用直接转化法合成大尺度多晶金刚石的机理和技术途径,开发了大尺度多晶金刚石的合成工艺,获得了高质量、大尺度(直径6 mm)的金刚石样品,样品表面光洁、无裂纹、维氏硬度大于130 GPa。

该项目填补了国内空白,总体技术达到国际先进水平,在晶粒度和色泽调控方面达到国际领先水平。鉴定委员会建议加快该项目成果的产业化步伐,尽快实现商业化推广应用。

不愿做追随者,建立材料压处理研究所

国外进口的直接转化合成多晶金刚石超高压设备,一台需要几千万元。国内现有的六面顶超高压设备放置高压单元很不方便,难以大规模产业化推广。

王海阔没有停下来,自主设计了铰链式两面顶压机,并申请了相关专利,我们终于可以建立具有自主知识产权的超高压生产线了,而且成本只有国外的几十分之一。

压缩科学被称作是21世纪物质科学发展的枢纽,为人类呈现了压力维度下崭新的物质世界,孕育着全新的理论突破和重大的科学发现。

我们有这么好的基础,为什么不建立一个国内领先的超高压合成实验室?2015年,王海阔在材料学院发起成立了材料压处理研究所,并与国内多家科研单位建立了合作关系,依托该平台培养了近十名研究生。

做科研不能闭门造车,既要走出去,又要请进来。王海阔邀请了院士、千人、杰青、企业总工等二十几位知名专家学者,到我校访问讲学,白天做报告,晚上讨论课题,不眠不休,乐此不疲。经过几年发展,材料学院压处理研究所在国内超硬材料与高压科学领域已经小有名气。

教学是个良心活,一定要干好

科研决定了学校的层次,教学是学校的根本。王海阔从来没有忘记他“传道、授业、解惑”的本职工作,他总能把专业最新的知识融入到教学中,调动学生的积极性,经常将专业最新的代表性论文让学生翻译,真正让学生了解所学专业、喜欢所学专业,投入所学专业,他的课堂经常会响起学生热烈的掌声。

王海阔一直从事导师班主任工作,2016年所带毕业班级考研率达到40 %,他本人获评校“优秀班主任”“优秀毕业论文指导教师”。作为副主编编写一本专业教材,积极参与教学大奖赛、挑战杯等活动。