郭萬(wàn)林：以赤子之心攀登科研高峰

王琴

“科學(xué)沒(méi)有國(guó)界，但科學(xué)家有自己的祖國(guó)。”在每周的學(xué)術(shù)組會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士、南京航空航天大學(xué)教授郭萬(wàn)林最常與師生們討論的，就是“原始創(chuàng)新”“核心技術(shù)”。正是因?yàn)槌岩活w赤子之心，他才能在基礎(chǔ)研究的道路上一往無(wú)前。

家國(guó)情懷是一種傳承

1981 年，郭萬(wàn)林進(jìn)入西北工業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)，遇到了他的學(xué)術(shù)導(dǎo)師和人生楷模——我國(guó)航空事業(yè)奠基人之一的黃玉珊先生，成為黃玉珊先生的關(guān)門(mén)弟子。黃玉珊先生14 歲考入中央大學(xué)，23 歲就獲得美國(guó)斯坦福大學(xué)的博士學(xué)位。1940 年，黃玉珊先生獲得博士學(xué)位后毅然回到了戰(zhàn)火紛飛的祖國(guó)，擔(dān)任中央大學(xué)教授。那時(shí)的中國(guó)正處于抗戰(zhàn)最艱苦的時(shí)期，這是一種怎樣的情懷，讓一個(gè)風(fēng)華正茂、意氣風(fēng)發(fā)的留洋博士義無(wú)反顧地回到連首都都淪陷了的祖國(guó)！黃玉珊先生一生航空?qǐng)?bào)國(guó)的愛(ài)國(guó)情懷像一粒種子，在郭萬(wàn)林心中深深地扎下了根。

20 世紀(jì)80 年代， 正是國(guó)際航空界把斷裂力學(xué)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)損傷容限設(shè)計(jì)的黃金年代，黃玉珊先生為了促進(jìn)損傷容限設(shè)計(jì)在我國(guó)航空界的應(yīng)用，在西北工業(yè)大學(xué)專(zhuān)門(mén)成立了飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究所。

在導(dǎo)師的引導(dǎo)和鼓勵(lì)下，郭萬(wàn)林在讀博期間選擇并攻克了三維疲勞斷裂理論這一世界難題，畢業(yè)后以特邀專(zhuān)家的身份到澳大利亞蒙納士大學(xué)工作，把西方國(guó)家使用的二維疲勞斷裂分析方法和軟件發(fā)展到解決三維結(jié)構(gòu)問(wèn)題。在澳工作期間，郭萬(wàn)林申請(qǐng)的國(guó)家自然科學(xué)基金委杰出青年基金獲得批準(zhǔn)，他便攜家人回國(guó)。

作為一名科研工作者，郭萬(wàn)林深深地感到，只有把自己的工作和國(guó)家的需求緊緊聯(lián)系在一起，自己的工作才有價(jià)值，自己的人生才有意義。

不畏難題，迎難而上

郭萬(wàn)林剛進(jìn)大學(xué)不久，系主任帶領(lǐng)新生第一次參觀實(shí)驗(yàn)室。正當(dāng)大家對(duì)一款大型試驗(yàn)機(jī)驚嘆不已時(shí)，系主任取下上面的一根鐵絲說(shuō)，力氣再大的小伙子也扯不斷它，但是讓力氣小的女孩反復(fù)折它，就能折斷。也就是說(shuō)，航空材料光有強(qiáng)度是不夠的，還得有抗疲勞性能。這就是郭萬(wàn)林第一次接觸到的“疲勞斷裂”概念。

飛機(jī)結(jié)構(gòu)裂紋的演化和擴(kuò)展關(guān)乎飛機(jī)的安全，國(guó)際上從20 世紀(jì)70 年代開(kāi)始了損傷容限研究和設(shè)計(jì)。當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)的損傷容限設(shè)計(jì)剛剛起步，郭萬(wàn)林仔細(xì)研究能夠獲得的所有資料，發(fā)現(xiàn)僅僅是厚度不同，含裂紋試樣的承載能力就有數(shù)倍的變化，裂紋疲勞擴(kuò)展壽命的變化則高達(dá)數(shù)倍至上百倍。當(dāng)時(shí)，國(guó)際上飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料疲勞斷裂性能的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、抗疲勞斷裂分析和設(shè)計(jì)方法，都是建立在簡(jiǎn)化的一維、二維問(wèn)題的理論基礎(chǔ)之上。使用這些理論和方法，無(wú)法解釋上述的厚度效應(yīng)，更不能從實(shí)驗(yàn)室的材料性能數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)實(shí)際三維飛機(jī)結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂性能，不得不依靠大量的積木式的各級(jí)試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。認(rèn)識(shí)到這種情況，郭萬(wàn)林選定了三維疲勞斷裂為研究對(duì)象。經(jīng)過(guò)深入研究，他發(fā)現(xiàn)，過(guò)去無(wú)法求解的三維彈塑性裂紋問(wèn)題，可以通過(guò)一種方法轉(zhuǎn)化為可解的問(wèn)題，這就是后來(lái)被國(guó)際上稱(chēng)為“郭因子”的三維約束參數(shù)的有限特性，這讓他在國(guó)際上率先獲得了對(duì)三維彈塑性裂紋問(wèn)題的理論解。

在理論突破的基礎(chǔ)上，郭萬(wàn)林帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立起一整套的飛機(jī)結(jié)構(gòu)抗疲勞斷裂設(shè)計(jì)方法，用于多種飛機(jī)型號(hào)的設(shè)計(jì)，并經(jīng)受了我國(guó)自主設(shè)計(jì)制造的先進(jìn)飛機(jī)型號(hào)的全機(jī)疲勞斷裂試驗(yàn)的考核。三維疲勞斷裂的評(píng)估結(jié)果與其后完成的全機(jī)試驗(yàn)結(jié)果完全一致，受到飛機(jī)研制方的充分肯定，被稱(chēng)為是該領(lǐng)域的重大技術(shù)創(chuàng)新。

經(jīng)過(guò)20 多年的不懈努力，郭萬(wàn)林和他的團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)攻克了飛機(jī)結(jié)構(gòu)三維損傷容限關(guān)鍵技術(shù)，成果入編一系列行業(yè)手冊(cè)，并已用于多個(gè)航空型號(hào)和國(guó)家重大工程。

做有原創(chuàng)性的基礎(chǔ)研究

郭萬(wàn)林不僅與“三維斷裂”結(jié)緣，還一腳踏進(jìn)微觀世界，在納米科技領(lǐng)域干出了成績(jī)。

1999 年，郭萬(wàn)林受聘為教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授，到南京航空航天大學(xué)開(kāi)展交叉學(xué)科前沿及其在未來(lái)空天技術(shù)中的應(yīng)用研究，開(kāi)辟了納尺度物理力學(xué)和納智能材料器件研究的新領(lǐng)域，創(chuàng)建了南京航空航天大學(xué)納米科學(xué)研究所和納智能材料器件教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，并任所長(zhǎng)和實(shí)驗(yàn)室主任。

經(jīng)過(guò)多年在納米科技領(lǐng)域的持續(xù)研究，郭萬(wàn)林和他的團(tuán)隊(duì)在納智能系統(tǒng)，納器件原理設(shè)計(jì)和能量轉(zhuǎn)換、能量耗散、驅(qū)動(dòng)原理等多尺度、跨尺度物理力學(xué)研究方面做出一系列創(chuàng)新工作，部分成果獲2011年國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)和2012 年國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

近年來(lái)，郭萬(wàn)林團(tuán)隊(duì)又在水伏科學(xué)這個(gè)流- 電耦合前沿科學(xué)領(lǐng)域不斷取得重要進(jìn)展。他們首次發(fā)現(xiàn)并可靠、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)了大氣環(huán)境下水的自然蒸發(fā)在廉價(jià)碳納米材料薄膜中產(chǎn)生持續(xù)的伏級(jí)電壓或輸出直流電流，數(shù)平方厘米的薄膜產(chǎn)生的電能已經(jīng)能夠直接驅(qū)動(dòng)液晶顯示器。水的蒸發(fā)無(wú)處不在，不受天氣、時(shí)空的影響，而且可以結(jié)合風(fēng)能、太陽(yáng)能提高蒸發(fā)生電的通量。利用水伏效應(yīng)，不僅可以發(fā)電，還能同時(shí)降溫并產(chǎn)生純凈的蒸餾水，是一種解決電能需求、地球變暖挑戰(zhàn)和可飲用水缺乏等人類(lèi)重大問(wèn)題的全新途徑，一旦取得突破，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。

“科研問(wèn)題是永無(wú)止境的， 全世界沒(méi)解決的難題，我們能否去解決？能否最先解決？”郭萬(wàn)林表示，做科研只有第一，沒(méi)有第二，一定要做原創(chuàng)性研究。

教書(shū)育人，因材施教

“在大學(xué)，不僅僅是學(xué)習(xí)知識(shí)、解決問(wèn)題，更重要的是要掌握學(xué)習(xí)知識(shí)的能力，能夠提出實(shí)質(zhì)性的問(wèn)題，這樣才能成長(zhǎng)為具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的人才。”郭萬(wàn)林說(shuō)，作為導(dǎo)師，自己必須不斷地學(xué)習(xí)，因?yàn)榕囵B(yǎng)的學(xué)生是面向未來(lái)的。一個(gè)好導(dǎo)師，不僅僅是愛(ài)學(xué)生，跟學(xué)生交朋友，好導(dǎo)師是有使命的，不是把學(xué)生引向自己走過(guò)的路，而是引向未來(lái)的路。

從教以來(lái)，郭萬(wàn)林培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的學(xué)生，很多人已經(jīng)成為航空航天、高科技和教育企事業(yè)單位的業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人、中堅(jiān)骨干。郭萬(wàn)林也因此獲得“學(xué)生最喜愛(ài)的導(dǎo)師”“江蘇省十佳研究生導(dǎo)師”等稱(chēng)號(hào)。

（責(zé)任編輯：白玉磊）