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散裂中子源“女神”张书彦:此身报国 头白也值

2018-02-13 07:28   来源: 广州日报   编辑: 段琪琳   责任编辑: 马兰

张书彦

一袭灰色的套装,皮肤白皙,容貌秀丽,声音甜美,张书彦给人的第一印象是“职场女神”。你很难相信,眼前这个气质若兰的年轻女子,竟然是海归大神级科学家。她的研究领域被赞为“国内首创、国际领先”,就连李克强总理都为她的科研项目点赞。

自从2016年3月回国担任东莞材料基因高等理工研究院院长之后,张书彦每天行程都排得满满的。“当前的首要任务就是要为中国散裂中子源建起工程材料衍射谱仪,让它达到世界领先水平。”张书彦说。

出生于1982年的张书彦从小在深圳长大,十多岁就到英国留学。之后,便开启了她“开挂”的成长历程。

最年轻的华人首席女科学家

2008年,张书彦从牛津大学博士毕业,之后进入了英国最大的国家实验室基地——卢瑟福实验室的散裂中子源开始博士后工作,27岁就成为博导。“我当时做的项目就是专门开发大科学装置里面的一些设备,所以就比较容易拿到项目,我当博士后第一年就招到一个博士。”

2012年,她成为英国散裂中子源首席科学家。从博士后到首席科学家,一般人平均需要用10~15年才能完成的提升,张书彦仅用了4年,她也因此成为英国散裂中子源“30年以来第一位华人首席科学家”“卢瑟福实验室百年来第一位女性华人首席科学家”。她还是欧洲散裂中子源科技委员会委员、英国和日本散裂中子源项目评委,是该领域的顶级科学家,还曾参与过2项国际标准的制定。

在英国散裂中子源,张书彦所负责的用于材料检测的Engin-X谱仪是世界上技术最领先的工程谱仪之一。她不仅牵头研发了三项世界领先的创新测量技术,并且还成功将其工业应用率从15%提高到了70%。她在英国做过一个项目就是帮核电站延长寿命,通过检测和模拟运营评估,为英国核电站延长了8年的使用寿命,增加产值约800亿元人民币。

张书彦向记者解释说,散裂中子源装置相当于一台“超级显微镜”,可以为物理学、纳米科学、生命科学、化学、材料科学等众多前沿学科提供检测研究平台。在英国工作期间,她一直从事中子成像技术、材料与大型构件三维应力分析等研究。

建起中国首个散裂中子源

2011年10月,国家重点建设的大科学装置——中国散裂中子源在东莞市大朗镇开工建设。这是继英国、美国与日本之后,世界第四个散裂中子源。国家、广东省和东莞市的相关领导为此曾多次到英国参观考察,纷纷邀请张书彦回国工作。

2014年,张书彦从英国回深圳探亲,东莞市相关领导得知后,派科技局有关负责人将她接到东莞,带她参观了正在建设的散裂中子源、博物馆、可园、松山湖等地,实地感受东莞城市环境与科技创新氛围。全程参观下来,张书彦有些心动。“我发现松山湖这边真的很漂亮。”

2015年年底,她给在英国上幼儿园的儿子请了20天假,带他一起回国。没想到,那一次回来之后,她就再也没有回去英国。当她向英国的实验室提出辞职时,同事们都非常吃惊,为了让她可以随时回去实验室工作,还给她保留了一年多的职务。

2016年3月,在东莞市政府的资助下,张书彦在松山湖国家高新区创办了广东(东莞)材料基因高等理工研究院。

将形成年产值过百亿产业集群

正在建设的中国散裂中子源(CSNS)将是发展中国家拥有的第一台散裂中子源,其脉冲中子通量将位居世界前列。在加速器、靶站和谱仪等各方面采用了一系列世界先进的设计和技术,束流功率为100kW的CSNS其有效中子通量将超过英国卢瑟福实验室的散裂中子源ISIS目前所达到的水平。

而她的研究院将专注于制约材料与装备制造工艺突破的瓶颈,采用创新性的“预知优化”方法,对材料的微观结构、力学性能等关键的核心机理进行深度研究,从而指导并优化材料与装备制造工艺,大幅度缩短材料研发与装备制造周期,填补我国散裂中子飞行时间应力测量研究领域空白。并通过承担国家重大科技创新项目和国际重大科学研究计划,参与国际中子应用与应力测量标准制定,推进科研成果转化和产业化项目孵化,培养应力测量与研究专业科技人才,成为我国在推动中子工程应用科技创新领域的“国家队”,打造世界一流的国际应力工程中心。还将致力于科技成果的转化和产业培育,可以在相关行业领域的新材料开发、高端装备制造、关键核心零部件制造等方面,陆续孵化出十余家高新技术企业,围绕中子工程应用形成年产值超百亿规模的高新技术产业集群。

张书彦回国两年后,中国的散裂中子源建设已经取得进步。去年9月,中国散裂中子源输出第一束实验中子束。目前,散裂中子源已建成3条谱仪,2018年,散裂中子源一期工程将建成。大约3年后,将建成8~9条谱仪,大约五六年后将建成20条谱仪。“那时,这一大科学装置就能发挥重大作用了。”对于散裂中子源的前景,张书彦充满信心。她说,英国卢瑟福实验室建立起散裂中子源后,吸引了同步辐射光源、空间实验室、大功率激光等科学装置,逐渐形成集群,并成为英国最大的国家实验室基地。有了这个平台之后,东莞市谋划建设中子科学城。将来,东莞有望涌现出一批国家级实验室。

“科技报国”白头也值了

回国两年间,张书彦经历了以前在英国未有的工作强度。她经常每天要工作十多个小时,就连身边的同事都看着心疼。“她连走路和吃饭都在想事情。”今年才30多岁的张书彦,两鬓间竟然有了不少白发。

“可不止几根,我这后面好多白头发呢。不过,能利用自己在国外所学的知识为国家做点事,头发白点也值了。”张书彦微笑着说,一开始发现自己有白头发时还挺难过的,到后来,干脆不想白头发的事了。

说起回国两年的经历,张书彦感慨万千。她记得,回国创业之初的确遇到很多困难。现在也还一直在适应和学习。

利用散裂中子源技术,像检测生物的DNA一样来测量材料的微观情况,有的时候可以从中检测材料的“病症”,并开出对应的“药方”。打个比方,X射线能穿透人体,知道人体哪个部位发生了病变。而在材料学、生命科学等领域,“中子源”能像X射线一样拍摄材料的微观结构。研究样品的“DNA”,即晶体材料、聚合物等微观结构,这项技术可以广泛应用于航空航天、医药、工程机械。

对话:广东的创业环境全国最好

创业城市东莞

记者:吸引你回国的最大因素是什么?

张书彦:首先是广东省和东莞市的支持力度很大,尤其是资金方面。散裂中子源一期建设投入了20多亿元,只建了3个谱仪,就像人有了脑袋,但手和脚还没有。要发挥作用,必须要建起很多个谱仪,大约20个。

其次是平台难得。其实当时散裂中子源还面临着资金紧张的问题,后面那几台谱仪都不知道能不能建起来。我当时在想,既然我有机会能为中国散裂中子源做点事情,也算有个科技报国的机会。

记者:你感觉广东的创业环境如何?

张书彦:广东的创业环境非常好,可能在全国都是最好的。去年广东的科研经费投入是2300多亿元人民币,英国是2900多亿元,巴西是2300多亿元,广东一个省的科研投入相当于巴西一个国家。除了省里给资金外,东莞市、松山湖管委会还会配给一部分资金,国外是没有这么好的政策的。其次,广东有非常好的人才政策,比如“珠江人才计划”,引进高端人才还有购房补贴,还能为他们提供比较好的发展平台。

中国散裂中子源将世界领先

记者:中国的散裂中子源如果建成大概是什么水平?

张书彦:如果最后建成能达到设计标准的话,绝对是世界领先水平。

记者:散裂中子源的应用前景如何?

张书彦:它的应用非常广,航空、生物、化学、医药、高铁都能用到。

比如,国产大飞机C919去年首飞,但很多核心零部件,比如航空发动机还是用国外的,因为我们的材料设计还达不到要求。比如说,我们国产的高温合金,加工容易变形,原因就在于里面有残余应力,也会导致一些材料过早失效。我们可以通过中子技术去测量,从而控制里面的残余应力,让它不至于变形。

又比如,我们和中广核2016年就签订了合作协议,共建核电应力工程技术研发中心。在国内,核电站延寿已经列入各大核电集团的重点工作领域,研究院的资源可以在广东大亚湾核电站、浙江秦山一期核电站的延寿中发挥积极的作用,为我国核电站延寿建立技术标准,树立技术应用示范,将我国41台设计寿命为40年的二代核电站的运行寿命延长至60年,由此增加的发电直接收益将高达约2.4万亿。

又比如宇宙射线撞击地球大气层产生大量高能中子雨,在飞机的正常飞行时每隔几秒钟计算机芯片就可能被一个中子击中,干扰飞机上的电子设备而引起故障,轻则清除电子设备内存,重则对电子设备造成损坏。航空业巨头纷纷借助中子技术对电子元件进行测试,以控制宇宙射线的辐射作用。

中子源的应用不光是辐射广东,而是辐射全国。我在英国实验室时,接到的项目一大半都是来自国外的。正因为如此,广东正在规划省级实验室,希望这些省级实验室能壮大,能进入“国家队”,例如,材料科学与技术省实验室就在东莞落户。将来,借助散裂中子源,广东有机会涌现出不少国家级实验室。

“我一直在学习和适应中”

记者:回国后感觉国外和国内的科研环境有何不同?

张书彦:的确有一个适应的过程。比如,我刚回国时就得罪了一位德高望重的学术界泰斗。后来才发现,自己的沟通方式太直接。我也在慢慢适应这种差别。

记者:现在的困难是什么?

张书彦:这个领域相对来说空白的,最缺的还是人才。2016年,我们已经与英国方面签订了共建国际应力工程中心的三方合作协议,可以和英方共享技术、人才和资源。

原标题:此身报国 头白也值

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