盧柯：領跑納米技術

王　洛

盧柯，38歲，2003年當選為中科院院士，是我國最年輕的院士。2004年3月30日，在中國青年年度人物評選中，他榮膺年度科學家獎。

這位年輕的中國科學院院士，以其在納米技術領域的獨特貢獻向人們昭示了一片誘人的科學天地。

在瞬息萬變的納米研究領域要跑得快

從讀研究生開始，十幾年來，盧柯一直專注于研究金屬材料。他說：“我非常幸運，從事了這個全世界都關注的研究領域。”這個熱門領域就是納米材料。

盧柯的歷史也像納米一樣有點傳奇色彩。在中科院新當選院士材料上，關于盧柯成就的介紹是：“發展了一種制備無微孔隙和界面污染金屬納米材料的新方法———非晶完全晶化法”。這個重要成就，使我國在納米晶體研究領域一躍而進入國際前列。而這一思路是盧柯1990年讀博士時提出的，那年他剛剛25歲。盧柯在攻讀博士學位期間，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，在國際學術刊物上發表論文10余篇，被本領域一些知名專家稱為“非晶態金屬晶化方面近10年來的好文章”。而由他發展的制造納米材料的新方法，解決了多年來一直困擾著科學界的納米材料孔隙大、密度小、易斷裂等問題，成為當今國際上納米材料的三種主要制備方法之一。

2000年，由他領導的研究小組在進一步冷軋實驗中，盧柯與同事們觀察到一種奇異現象：發絲狀的納米銅的長度竟能從1厘米左右延伸到近1米，而其厚度卻能從1毫米逐漸減少到20微米……這一研究成果被評為當年中國十大科技進展之一。

2003年8月，第十三屆國際材料強度大會在匈牙利首都布達佩斯舉行，盧柯作了大會特邀報告。此后三個多月他被增補為中科院院士。一個這么年輕的科學工作者就獲得如此高的榮譽。盧柯做什么都比別人快幾拍，在飛速發展、瞬息萬變的納米研究領域，用盧柯的話說：“跑得不快能行嗎？”

在古人的墨塊中就有納米尺度的顆粒

盧柯說：“納米技術在應用上可以涉及到許多方面，對我們生活的方方面面都可能帶來很大變化，而且它是一項十分具體的新技術，但我并不認為納米技術的具體應用已經進入成熟階段，它還有許多需要解決的問題。”2003年盧柯與他的課題小組在美國《科學》雜志上發表了一項最新發現：將鐵表層的晶粒細化到納米尺度，其氮化反應溫度顯著降低，這為氮化處理更多種材料和器件提供了可能，其應用前景十分看好。如果將這些枯燥的專業名詞與現實應用聯系起來，無疑更有助于公眾理解材料科學家的工作。但盧柯并不十分樂觀，他說：“這需要相當長的一個過程，就像不銹鋼出現幾十年后才開始大量用于社會生活。一些國家重大科技工程中的設備就包含我們金屬所的工作，但要想在更大范圍內使用這些成果，我們還需要做更多的工作。”

盧柯認為，納米技術在很多人的頭腦中還只是概念而已，做這方面的普及工作顯得十分重要。盧柯給我們解釋納米的概念時說：“納米是長度單位，由毫米到微米，再到納米，納米不是最小，但已經很小了，正因為其小，在結構、性能的調節方面就有了不同，它的神奇之處就顯示出來了。”他舉例說：“我國古人用的墨塊中就有納米尺度的顆粒，只是那時人們還沒有納米的概念，我們現在則是有意識地應用。”

盧柯認為，科技與人文的發展是統一的，任何技術的發展都應該得到理性的控制。“納米技術也有可怕的一面，那就是誰也不知道它到底能發展到哪一步，到底能做什么。”

對有些人談到的“納米技術將導致一場革命”，盧柯說：“有這種可能，但還要取決于今后一段時間內納米技術的發展情況。”而對有些人提出的所謂“納米是一場騙局”的論調，盧柯則毫不含糊地說：“那就讓我們走著瞧吧！”

我在加倍地讀書

1988年金屬所準備讓盧柯去日本讀博士，當時他愛人也接到了美國一所大學的入學通知書。一些同學和親友都督促他們趕快辦手續。盧柯卻反復思考：“就整體科技發展水平而言我國是落后，而就局部來說，有些方面不一定比國外差，金屬所具有國際水平的儀器設備和科研環境，我要立足在國內發展。”盧柯認為科技的發展很大程度上取決于人的思想觀念的發展，盡管在中國做尖端科研的條件與國外比有不小的差距，但能不能做好主要取決于人，要對自己的思維有信心才行。

平時，盧柯喜歡打網球，他說他能從網球中尋找生活的技巧，并把它用到工作中去，工作也給了他許多幸福的感受。在頒獎儀式上，盧柯的老師趙忠賢認為盧柯是“科學地從事科學研究的人”。盧柯感慨地說：“在我增選為中科院院士的時候，我不認為自己是一個合格的能享受如此榮譽的人，但這鼓勵我要耐得住寂寞，做更深入的研究工作。”

如今，盧柯已經培養了近20名研究生，這些學生大都出國了。盧柯不認為這是什么壞事，他說：“中國納米技術部分研究在國際有一席之地，是領先的，但整體水平與國外相比差距比較大，無論是保持優勢，還是縮小差距都需要有人打出去，再打回來，我們需要把金屬所這塊陣地經營好，這就能為今后回歸的人才創造發展的條件。”

盧柯回母校南京理工大學作報告，有人問他是如何成功的。盧柯對他的師弟師妹們說：“10年前的今天，我在讀書，現在的我還在加倍地讀書。我建議大家利用現在大學良好的環境，抓緊時間讀書。對從事科學研究的人來說，一生都需要好好讀書。”

敢于修正國際權威確定的位向關系

盧柯深入系統地研究了納米材料的結構性能及穩定性，在全致密納米材料中發現了反常Hall-Petch關系，提出并在實驗中證實了納米晶體的晶格畸變效應。這些開創性的研究成果突破了以往的傳統觀點和理論框架，將納米材料的研究推向了一個新的高度。他領導的研究小組還創造性地提出了過熱晶體熔化的均勻形核災變模型，建立了固體熔點的動力學極限理論，提出了非晶態合金晶化的新微觀機制--有序原子集團切變沉積機制。這些結果極大地豐富和完善了非平衡相變過程動力學理論。

在2000年出版的《SCIENCE》雜志上，盧柯領導的研究小組公布了關于納米材料超塑延展性的研究成果。他們在實驗中發現納米金屬銅樣品在室溫下具有的神奇特性———超塑延展性，而沒有加工硬化效應。即將晶粒為納米尺度的銅放在室溫下反復冷軋，延伸率能達到5100%，而不出現硬化現象。這一發現表明金屬納米材料具有與普通的金屬材料完全不同的力學性能和加工行為，縮短了納米材料理論和實際應用的距離。納米材料“鼻祖”、德國科學家格萊特教授認為，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”。這一成果被評為2000年中國十大科技新聞，申請獲準專利7項。

1990年，盧柯在新晶化微觀機制的基礎上提出制備納米晶體的新方法———非晶晶化法，該方法具有工藝簡單、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.》發表后至1994年6月份已被引用近200次。國際學術刊物《Mater.Sci.Eng.Reports》邀請他撰寫此領域的專題綜述。這一方法已成為當今國際上納米材料的三種主要制備方法之一。該制備方法的確定，使我國在納米晶體研究領域一躍進入國際前列。1998年國際亞穩及納米材料年會(ISMANAM)授予盧柯博士ISMANAM金質獎章, 以表彰他對這一新興領域的杰出貢獻。盧柯成為我國材料界第一位獲此殊榮的青年學者。

近年來，盧柯在《SCIENCE》等學術刊物上發表論文193篇，22次在國際學術會議上做特邀報告，論文被SCI（科學引文索引）引用高達1200余次，確立了我國在世界上該領域的領先地位。他先后被選聘為國際納米材料委員會委員（唯一的中國委員）、國際《亞穩及納米材料雜志》、《國際非平衡過程雜志》和《德國金屬學報》等學術刊物國際編委。他多次擔任國際學術會議主席、分會主席或學術委員，兼任國內五所大學的兼職教授和德國馬普學會金屬研究所、美國威斯康星大學、德國柏林工業大學、法國特瓦魯技術大學、新加坡國立大學訪問教授，培養博士碩士生39人。作為中科院最年輕的院士———盧柯，他的實力與魅力都讓人驚訝。