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散裂中子源“女神”張書彥:此身報國頭白也值

作者:樊華    欄目:新聞    來源:西部熱線    發布時間:2018-02-16 13:31

散裂中子源“女神”張書彥:此身報國頭白也值

張書彥

一襲灰色的套裝,皮膚白皙,容貌秀麗,聲音甜美,張書彥給人的第一印象是“職場女神”。你很難相信,眼前這個氣質若蘭的年輕女子,竟然是海歸大神級科學家。她的研究領域被贊為“國內首創、國際領先”,就連李克強總理都為她的科研項目點贊。

自從2016年3月回國擔任東莞材料基因高等理工研究院院長之后,張書彥每天行程都排得滿滿的。“當前的首要任務就是要為中國散裂中子源建起工程材料衍射譜儀,讓它達到世界領先水平。”張書彥說。

文/廣州日報全媒體記者肖歡歡 圖/廣州日報全媒體記者廖雪明

出生于1982年的張書彥從小在深圳長大,十多歲就到英國留學。之后,便開啟了她“開掛”的成長歷程。

最年輕的華人首席女科學家

2008年,張書彥從牛津大學博士畢業,之后進入了英國最大的國家實驗室基地——盧瑟福實驗室的散裂中子源開始博士后工作,27歲就成為博導。“我當時做的項目就是專門開發大科學裝置里面的一些設備,所以就比較容易拿到項目,我當博士后第一年就招到一個博士。”

2012年,她成為英國散裂中子源首席科學家。從博士后到首席科學家,一般人平均需要用10~15年才能完成的提升,張書彥僅用了4年,她也因此成為英國散裂中子源“30年以來第一位華人首席科學家”“盧瑟福實驗室百年來第一位女性華人首席科學家”。她還是歐洲散裂中子源科技委員會委員、英國和日本散裂中子源項目評委,是該領域的頂級科學家,還曾參與過2項國際標準的制定。

在英國散裂中子源,張書彥所負責的用于材料檢測的Engin-X譜儀是世界上技術最領先的工程譜儀之一。她不僅牽頭研發了三項世界領先的創新測量技術,并且還成功將其工業應用率從15%提高到了70%。她在英國做過一個項目就是幫核電站延長壽命,通過檢測和模擬運營評估,為英國核電站延長了8年的使用壽命,增加產值約800億元人民幣。

張書彥向記者解釋說,散裂中子源裝置相當于一臺“超級顯微鏡”,可以為物理學、納米科學、生命科學、化學、材料科學等眾多前沿學科提供檢測研究平臺。在英國工作期間,她一直從事中子成像技術、材料與大型構件三維應力分析等研究。

建起中國首個散裂中子源

2011年10月,國家重點建設的大科學裝置——中國散裂中子源在東莞市大朗鎮開工建設。這是繼英國、美國與日本之后,世界第四個散裂中子源。國家、廣東省和東莞市的相關領導為此曾多次到英國參觀考察,紛紛邀請張書彥回國工作。

2014年,張書彥從英國回深圳探親,東莞市相關領導得知后,派科技局有關負責人將她接到東莞,帶她參觀了正在建設的散裂中子源、博物館、可園、松山湖等地,實地感受東莞城市環境與科技創新氛圍。全程參觀下來,張書彥有些心動。“我發現松山湖這邊真的很漂亮。”

2015年年底,她給在英國上幼兒園的兒子請了20天假,帶他一起回國。沒想到,那一次回來之后,她就再也沒有回去英國。當她向英國的實驗室提出辭職時,同事們都非常吃驚,為了讓她可以隨時回去實驗室工作,還給她保留了一年多的職務。

2016年3月,在東莞市政府的資助下,張書彥在松山湖國家高新區創辦了廣東(東莞)材料基因高等理工研究院。

將形成年產值過百億產業集群

正在建設的中國散裂中子源(CSNS)將是發展中國家擁有的第一臺散裂中子源,其脈沖中子通量將位居世界前列。在加速器、靶站和譜儀等各方面采用了一系列世界先進的設計和技術,束流功率為100kW的CSNS其有效中子通量將超過英國盧瑟福實驗室的散裂中子源ISIS目前所達到的水平。

而她的研究院將專注于制約材料與裝備制造工藝突破的瓶頸,采用創新性的“預知優化”方法,對材料的微觀結構、力學性能等關鍵的核心機理進行深度研究,從而指導并優化材料與裝備制造工藝,大幅度縮短材料研發與裝備制造周期,填補我國散裂中子飛行時間應力測量研究領域空白。并通過承擔國家重大科技創新項目和國際重大科學研究計劃,參與國際中子應用與應力測量標準制定,推進科研成果轉化和產業化項目孵化,培養應力測量與研究專業科技人才,成為我國在推動中子工程應用科技創新領域的“國家隊”,打造世界一流的國際應力工程中心。還將致力于科技成果的轉化和產業培育,可以在相關行業領域的新材料開發、高端裝備制造、關鍵核心零部件制造等方面,陸續孵化出十余家高新技術企業,圍繞中子工程應用形成年產值超百億規模的高新技術產業集群。

張書彥回國兩年后,中國的散裂中子源建設已經取得進步。去年9月,中國散裂中子源輸出第一束實驗中子束。目前,散裂中子源已建成3條譜儀,2018年,散裂中子源一期工程將建成。大約3年后,將建成8~9條譜儀,大約五六年后將建成20條譜儀。“那時,這一大科學裝置就能發揮重大作用了。”對于散裂中子源的前景,張書彥充滿信心。她說,英國盧瑟福實驗室建立起散裂中子源后,吸引了同步輻射光源、空間實驗室、大功率激光等科學裝置,逐漸形成集群,并成為英國最大的國家實驗室基地。有了這個平臺之后,東莞市謀劃建設中子科學城。將來,東莞有望涌現出一批國家級實驗室。

“科技報國”白頭也值了

回國兩年間,張書彥經歷了以前在英國未有的工作強度。她經常每天要工作十多個小時,就連身邊的同事都看著心疼。 “她連走路和吃飯都在想事情。”今年才30多歲的張書彥,兩鬢間竟然有了不少白發。

“可不止幾根,我這后面好多白頭發呢。不過,能利用自己在國外所學的知識為國家做點事,頭發白點也值了。”張書彥微笑著說,一開始發現自己有白頭發時還挺難過的,到后來,干脆不想白頭發的事了。

說起回國兩年的經歷,張書彥感慨萬千。她記得,回國創業之初的確遇到很多困難。現在也還一直在適應和學習。

利用散裂中子源技術,像檢測生物的DNA一樣來測量材料的微觀情況,有的時候可以從中檢測材料的“病癥”,并開出對應的“藥方”。 打個比方,X射線能穿透人體,知道人體哪個部位發生了病變。而在材料學、生命科學等領域,“中子源”能像X射線一樣拍攝材料的微觀結構。研究樣品的“DNA”,即晶體材料、聚合物等微觀結構,這項技術可以廣泛應用于航空航天、醫藥、工程機械。

對話:廣東的創業環境全國最好

創業城市 東莞

記者:吸引你回國的最大因素是什么?

張書彥:首先是廣東省和東莞市的支持力度很大,尤其是資金方面。散裂中子源一期建設投入了20多億元,只建了3個譜儀,就像人有了腦袋,但手和腳還沒有。要發揮作用,必須要建起很多個譜儀,大約20個。

其次是平臺難得。其實當時散裂中子源還面臨著資金緊張的問題,后面那幾臺譜儀都不知道能不能建起來。我當時在想,既然我有機會能為中國散裂中子源做點事情,也算有個科技報國的機會。

記者:你感覺廣東的創業環境如何?

張書彥:廣東的創業環境非常好,可能在全國都是最好的。去年廣東的科研經費投入是2300多億元人民幣,英國是2900多億元,巴西是2300多億元, 廣東一個省的科研投入相當于巴西一個國家。除了省里給資金外,東莞市、松山湖管委會還會配給一部分資金,國外是沒有這么好的政策的。其次,廣東有非常好的人才政策,比如“珠江人才計劃”,引進高端人才還有購房補貼,還能為他們提供比較好的發展平臺。

中國散裂中子源將世界領先

記者:中國的散裂中子源如果建成大概是什么水平?

張書彥:如果最后建成能達到設計標準的話,絕對是世界領先水平。

記者:散裂中子源的應用前景如何?

張書彥:它的應用非常廣,航空、生物、化學、醫藥、高鐵都能用到。

比如,國產大飛機C919去年首飛,但很多核心零部件,比如航空發動機還是用國外的,因為我們的材料設計還達不到要求。比如說,我們國產的高溫合金,加工容易變形,原因就在于里面有殘余應力,也會導致一些材料過早失效。我們可以通過中子技術去測量,從而控制里面的殘余應力,讓它不至于變形。

又比如,我們和中廣核2016年就簽訂了合作協議,共建核電應力工程技術研發中心。在國內,核電站延壽已經列入各大核電集團的重點工作領域,研究院的資源可以在廣東大亞灣核電站、浙江秦山一期核電站的延壽中發揮積極的作用,為我國核電站延壽建立技術標準,樹立技術應用示范,將我國41臺設計壽命為40年的二代核電站的運行壽命延長至60年,由此增加的發電直接收益將高達約2.4萬億。

又比如宇宙射線撞擊地球大氣層產生大量高能中子雨,在飛機的正常飛行時每隔幾秒鐘計算機芯片就可能被一個中子擊中,干擾飛機上的電子設備而引起故障,輕則清除電子設備內存,重則對電子設備造成損壞。航空業巨頭紛紛借助中子技術對電子元件進行測試,以控制宇宙射線的輻射作用。

中子源的應用不光是輻射廣東,而是輻射全國。我在英國實驗室時,接到的項目一大半都是來自國外的。正因為如此,廣東正在規劃省級實驗室,希望這些省級實驗室能壯大,能進入“國家隊”,例如,材料科學與技術省實驗室就在東莞落戶。將來,借助散裂中子源,廣東有機會涌現出不少國家級實驗室。

“我一直在學習和適應中”

記者:回國后感覺國外和國內的科研環境有何不同?

張書彥:的確有一個適應的過程。比如,我剛回國時就得罪了一位德高望重的學術界泰斗。后來才發現,自己的溝通方式太直接。我也在慢慢適應這種差別。

記者:現在的困難是什么?

張書彥:這個領域相對來說空白的,最缺的還是人才。2016年,我們已經與英國方面簽訂了共建國際應力工程中心的三方合作協議,可以和英方共享技術、人才和資源。

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