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盧柯


盧柯(1965年5月23日—),出生于甘肅華池。材料科學家。2003年當選為中國科學院院士。發展中國家科學院院士,德國科學院院士。“萬人計劃”杰出人才。1991年加入九三學社。九三學社第十、十一屆中央委員會委員,第十二屆中央委員會常委,九三學社第十三屆、十四屆中央委員會副主席。

盧柯出生在地處偏遠山區的甘肅省華池縣,直到去慶陽一中讀高中,他才從山區走出來。盧柯的父母都是中學教師,對盧柯的管教很嚴厲,但這并沒有束縛住盧柯聰明調皮的天性。

1981年,16歲的盧柯考取華東工學院(現南京理工大學)機械系,攻讀金屬材料與熱處理專業。報考這個專業時,盧柯對金屬材料與熱處理一無所知,只知道這是一個工科專業。而盧柯在大學期間對于這個專業的喜愛與理解已經超過了周圍很多人。盡管他是以高過甘肅省錄取分數線60多分的優異成績被錄取的,但入學后發現在全系100多名同學中他的高考成績排名倒數第二。奮力追趕是盧柯大學學習生活的主旋律。

1985年大學畢業后,盧柯考取中國科學院金屬研究所研究生,攻讀金屬材料及熱處理專業并獲工學碩士學位。1988年碩士畢業時,盧柯獲得去日本讀博士的機會,這是讓很多人都羨慕的。然后盧柯卻選擇了繼續留在金屬所攻讀博士學位,他的理由是:科學研究是靠人來做的,能不能做好,取決于人的能力。最好的工作條件并不一定會出最好的科研成果,有時候簡陋的條件反倒更能激發人的創造力。

1990年盧柯博士畢業后留所工作,任助理研究員,半年后任副研究員,1991年赴德國斯圖加特馬普金屬研究所做訪問學者,1993年回國后任研究員,并擔任快速凝固非平衡合金國家重點實驗室副主任。1995年,30歲的盧柯擔任博士生導師,32歲擔任快速凝固非平衡合金國家重點實驗室主任,36歲出任沈陽材料科學國家(聯合)實驗室主任、中國科學院金屬研究所所長,38歲時當選為中國科學院院士,成為當時中國最年輕的院士。盧柯的人生充滿傳奇。

還在讀博士學位時,盧柯就對非晶態金屬的晶化動力學及其微觀機制進行了深入研究,在國際上首次提出非晶態材料的有序原子集團切變沉積化機制,解釋了一系列用經典理論難以解釋的實驗結果,并為以后研究非晶晶化形成納米晶體提供了理論依據。1989年,盧柯榮獲首屆“中國科學院院長獎學金特別獎”。博士畢業后留所工作,盧柯將研究目光轉向在國際上剛剛興起的納米材料,他獨辟蹊徑地在國際上提出了一種制備納米金屬的新方法——非晶完全晶化法,這是在他博士論文工作的基礎上,利用控制非晶態金屬的晶化過程實現納米晶粒的形成。這種方法具有工藝簡單、晶粒度易于控制、界面清潔且不含微孔洞等優點。論文在美國JApplPhys及Scripta MetallMater.發表后被引用數百次。美國《應用物理雜志》審 稿人對盧柯的這一成果大加贊賞,指出“非晶晶化法無疑對納米材料研究具有重要價值”。該制備方法已成為當時國際上公認的納米材料3種主要制備方法之一,被納米材料的鼻祖HGleiter教授寫進材料科學教科書,使我國在納米晶體研究領域一躍進入國際前列。1995年國際學術刊物MaterSciEngReports邀請他撰寫此領域的專題綜述。

1998年,國際亞穩及納米材料年會(ISMANAM)授予盧柯ISMANAM金質獎章,以表彰他對這一新興領域做出的杰出貢獻;1999年,盧柯當選為國際納米材料委員會唯一的中國籍委員。

1999年4月,他建立的青年研究小組被德國馬普學會和中國科學院確立為“德國馬普金屬所伙伴小組”,成為我國材料科學界第一個中德合作的馬普青年伙伴小組。

2000年2月25日,盧柯課題組在實驗室發現了納米金屬銅在室溫下的“奇異”性能——納米金屬銅在室溫具有超塑延展性而沒有加工硬化效應,延伸率高達5100%。論文在美國《科學》周刊上發表后,獲得世界同行的廣泛好評,納米材料的“鼻祖”葛萊特教授認為,這項工作是“本領域的一次突破,它第一次向人們展示了無空隙納米材料是如何變形的”。奇異性能的發現,縮短了納米材料和實際應用的距離,意味著和普通金屬力學性能完全不同的納米金屬,在精細加工、電子器件和微型機械的制造上具有重要價值。這一成果被評為當年中國十大科技進展之一。

2003年1月,盧柯研究組在金屬材料表面納米化研究方面取得重要進展,他們在《科學》周刊上發表第二篇論文。論文指出,將鐵表層的晶粒細化到納米尺度,其氮化溫度顯著降低。表面氮化是工業中廣泛應用的一種材料表面處理技術。在表面氮化過程中,材料或鋼鐵的表面氮化處理往往需要在高溫下(高于500℃)進行,處理時間長達十幾個小時,不僅能耗高,更重要的是,許多材料和工件在如此高溫下長時間退火后會喪失其基體的高強度或出現變形,因此,表面氮化技術的應用受到很大限制。大幅度降低氮化溫度是長期以來表面氮化技術應用中必須解決的重要技術瓶頸。“我國金屬材料表面納米化技術和全同金屬納米團簇研究”被評為“2003年中國十大科技進展”之一。

2004年4月出版的《科學》周刊上,第三次出現了盧柯的名字。他的課題組經過數年潛心研究發現了一種新型納米結構——納米孿晶。他們在納米孿晶銅中獲得超高強度和很高的導電率,這是在普通材料中難以獲得的性能組合。2006年2月,盧柯被聘為美國《科學》周刊評審編輯,成為擔任這一職位的首位中國科學家,標志著我國科學家在國際學術界重要崗位上占有一席之地。2009年1月,盧柯課題組再一次在《科學》周刊上發表了關于《納米孿晶銅的極值強度和超高加工硬化研究》的論文,評審人認為作者在利用納米孿晶強化材料本質方面獲得了具有重大意義的發現,不但豐富和拓寬了人們對納米尺度材料塑性變形的本質的認識,同時也為進一步發展高性能納米結構材料及其應用提供了重要線索。“納米孿晶銅的極值強度和超高加工硬化研究”被評為當年中國基礎研究十大新聞。

由于盧柯在納米材料領域大量杰出的研究工作,2009年4月17日出版的《科學》周刊上刊登了他們的特邀綜述論文《利用納米尺度共格界面強化材料》,文章就強化界面應具備的關鍵結構特征進行了詳細闡述,提出了提高材料綜合強韌性的新途徑——利用納米尺度共格界面強化材料。

2010年盧柯應《科學》周刊邀請,撰文就金屬材料的發展趨勢和未來進行了展望,這篇《金屬的未來》的論文不但在國際材料科學與工程領域產生了重要影響,也表明盧柯已成為材料科學領域在全世界范圍內有重要影響力的科學家。

2011年2月,盧柯研究組在梯度納米材料研究方面取得突破,發現梯度納米金屬銅既具有極高的強度又兼有良好的拉伸塑性,揭示了納米金屬的本征塑性和變形機制。《科學》周刊再次刊登他們的論文。

這一系列原創性成果在國際材料領域產生了重要影響。盧柯2002年榮獲TWNSO技術獎,2006年THERMEC2006杰出成就獎,2010年當選為美國材料研究學會MRS Fellow,2010年被選為英國劍橋大學Kelly講座人。

盧柯身上具有與生俱來的科學家素質,他很早就有超乎年齡的自我約束能力,自從上大學,盧柯就給自己制定了嚴格的時間表和工作計劃,以非常人的工作節奏始終跑在別人的前頭。盧柯說,自然界是公平的,它給每個人的時間是一樣的,做了這個,就不能做那個。有的人活得很輕松,一天的活兒用兩天的時間干,我則希望用半天的時間就能把一天的活兒干完。

盧柯是個不喜循規蹈矩的人,他喜歡運動,打網球,滑雪,每周他都堅持抽出時間運動。運動給了他很多靈感和快樂。

盧柯進入材料研究這個行列已經20多年了,他一直醉心于這項事業,并常常癡迷地徜徉其中。盧柯曾談及他成功的原因,首先,中國處在一個非常難得的發展時期,社會、政治、經濟、科技都在穩步地發展,這給材料學的研究創造了最好機會。中國工業化的進程對材料學科提出了許多嚴峻的、亟待解決的問題。面臨資源減少、原材料價格上漲、環境污染等問題,如果不發展更先進的材料,中國工業化的成本將驚人地巨大。盧柯覺得他和他的團隊任重道遠。

他成功的另一個原因也是最重要的原因就是他對科學一直保持著純粹的、濃厚的興趣,而且這種興趣與日俱增。盧柯說他的一系列重大發現都是在“破銅爛鐵”里找到的。他在發現中品嘗到研究的樂趣,不斷地發現,不斷地受到鼓舞,眼界越來越開闊。他看到了很多可做的,多得做不完的事情。他常常跟學生說,任何事情你都不可以說,別人做過了,我沒戲了。

盧柯認為做材料研究需要將智慧和經驗有機融合,要有好的“品位”,選題至關重要。關于“究竟什么才是好問題”?盧柯總結為兩類:“一類問題是,在某個領域里大家公認的解決不了的重大科學難題,類似數學領域的‘哥德巴赫猜想’。例如材料的強度和導電性是魚和熊掌的關系,導電性好的材料強度往往低,強度提高,導電性就要損失。如果你能做出來一種材料,強度提高的同時不損失導電性,這就是一個挑戰性強的好問題。第二類好問題是能對工業發展起到推動作用的問題。材料學是一門應用學科,它的最終目的是工業應用。‘創新’不是所有的‘新’都有用,不是所有的‘新’都好。我們要看‘創新’是不是對這個學科有所推動,對生產力發展有所推動。”

2001年,盧柯被任命為中國科學院金屬研究所所長。2012年,他任沈陽材料科學國家(聯合)實驗室主任。他常稱自己是個大班長,帶領著一個團隊。金屬所是一個有著近60年發展歷史的大所,歷史上曾為國家安全和國民經濟建設做出過重要貢獻。現在的金屬所,在盧柯的帶領下,匯集了很多材料科學領域的精英,國家杰出青年基金獲得者這里就有16人,平和的心態、深入地思考、踏實地做事,盧柯身上的品質已經成為這個團隊的集體面貌。

自從1995年成為博士生導師以后,盧柯已經培養出博士及碩士研究生40余人。盧柯的學生素質好,用功,特別是有一個很好的氛圍,老同學幫助新同學,形成一種非常和諧的合作關系。盧柯一直教育他的學生不要以為在《科學》周刊上發表了論文就是成功。你只要做了,而且做到最好,你就是成功的。他教導學生們,一定要讓自己的目標與自己的能力相符合,實實在在地去做事,科學來不得半點虛假。

盧柯常鼓勵學生大膽去做事,跳出原來的框架去做事,敢于挑戰、敢于質疑前人、敢于突破,在研究中發現、鑒別、解決問題。他鼓勵研究生在導師確定的大的課題內自主選題或二次選題。盧柯有這樣一名學生,她曾做過一個連導師也沒有把握的課題,雖然當時她有些猶豫,但她還是做了,最終得到了理想的實驗結果。

 “Game is never over(游戲永遠沒有結束)!”“Nothing is impossible(沒有什么事情是不可能的)!”是盧柯經常勉勵學生的兩句話,前一句是“創新的動力”,后一句是“創新的精髓”。“如果我們有創新的思維,有先進的手段,我們有機會,我覺得什么事情都可以創新。”對于他自己來說,關于納米材料研究的“游戲”也遠沒有結束。

主要論著

1KLu,Nanocrystalline Materials Crystallized from Amorphous Solids: Nanocrystallization,Structure,and Properties (Review Article) Materials Science & Engineering R: Reports,1996,16:161~221

2QSMei,KLu,Melting and Superheating of Crystalline Solids: From Bulk to Nanocrystals (Review Article):Progress in Materials Science,2007,52: 1175~1262

3KLu,LLu,SSuresh,Strengthening Materials by Engineering Coherent Internal Boundaries at the Nano-scale (Review Article) Science,2009,324: 349~352

4LLu,MLSui,KLu,Superplastic Extensibility of Nanocrystalline Copper at Room Temperature,Science,2000,287:1463~1466

5WPTong,NRTao,ZBWang,JLu,KLu,Nitriding Iron at Lower- temperatures,Science,2003,299:686~688

6LLu,YFShen,XHChen,LHQian,KLu,Ultrahigh Strength and High Electrical Conductivity in Copper:Science,2004,304:422~426

7LLu,XChen,XHuang,KLu,Revealing the Maximum Strength in Nano-twinned Copper Science,2009,323:607~610

8KLu,The Future of Metals,Science,2010,328:319~320

9XLi,YWei,LLu,KLu,HGao,Dislocation Nucleation Governed Softening and Maximum Strength in Nano-twinned Metals Nature,2010,464:877~880

10THFang,WLLi,NRTao,KLu,Revealing Extraordinary Intrinsic Tensile Plasticity in Gradient Nano-grained Copper,Science,Published Online on February 17,2011

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