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卢柯
发布日期:2015-12-15 来源:九三学社中央宣传部
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卢柯(1965年5月23日—),出生于甘肃华池。材料科学家。2003年当选为中国科学院院士。1991年加入九三学社。九三学社第十、十一届中央委员会委员,第十二届中央委员会常委。

卢柯出生在地处偏远山区的甘肃省华池县,直到去庆阳一中读高中,他才从山区走出来。卢柯的父母都是中学教师,对卢柯的管教很严厉,但这并没有束缚住卢柯聪明调皮的天性。

1981年,16岁的卢柯考取华东工学院(现南京理工大学)机械系,攻读金属材料与热处理专业。报考这个专业时,卢柯对金属材料与热处理一无所知,只知道这是一个工科专业。而卢柯在大学期间对于这个专业的喜爱与理解已经超过了周围很多人。尽管他是以高过甘肃省录取分数线60多分的优异成绩被录取的,但入学后发现在全系100多名同学中他的高考成绩排名倒数第二。奋力追赶是卢柯大学学习生活的主旋律。

1985年大学毕业后,卢柯考取中国科学院金属研究所研究生,攻读金属材料及热处理专业并获工学硕士学位。1988年硕士毕业时,卢柯获得去日本读博士的机会,这是让很多人都羡慕的。然后卢柯却选择了继续留在金属所攻读博士学位,他的理由是:科学研究是靠人来做的,能不能做好,取决于人的能力。最好的工作条件并不一定会出最好的科研成果,有时候简陋的条件反倒更能激发人的创造力。

1990年卢柯博士毕业后留所工作,任助理研究员,半年后任副研究员,1991年赴德国斯图加特马普金属研究所做访问学者,1993年回国后任研究员,并担任快速凝固非平衡合金国家重点实验室副主任。1995年,30岁的卢柯担任博士生导师,32岁担任快速凝固非平衡合金国家重点实验室主任,36岁出任沈阳材料科学国家(联合)实验室主任、中国科学院金属研究所所长,38岁时当选为中国科学院院士,成为当时中国最年轻的院士。卢柯的人生充满传奇。

还在读博士学位时,卢柯就对非晶态金属的晶化动力学及其微观机制进行了深入研究,在国际上首次提出非晶态材料的有序原子集团切变沉积化机制,解释了一系列用经典理论难以解释的实验结果,并为以后研究非晶晶化形成纳米晶体提供了理论依据。1989年,卢柯荣获首届“中国科学院院长奖学金特别奖”。博士毕业后留所工作,卢柯将研究目光转向在国际上刚刚兴起的纳米材料,他独辟蹊径地在国际上提出了一种制备纳米金属的新方法——非晶完全晶化法,这是在他博士论文工作的基础上,利用控制非晶态金属的晶化过程实现纳米晶粒的形成。这种方法具有工艺简单、晶粒度易于控制、界面清洁且不含微孔洞等优点。论文在美国JApplPhys及Scripta MetallMater.发表后被引用数百次。美国《应用物理杂志》审 稿人对卢柯的这一成果大加赞赏,指出“非晶晶化法无疑对纳米材料研究具有重要价值”。该制备方法已成为当时国际上公认的纳米材料3种主要制备方法之一,被纳米材料的鼻祖HGleiter教授写进材料科学教科书,使我国在纳米晶体研究领域一跃进入国际前列。1995年国际学术刊物MaterSciEngReports邀请他撰写此领域的专题综述。

1998年,国际亚稳及纳米材料年会(ISMANAM)授予卢柯ISMANAM金质奖章,以表彰他对这一新兴领域做出的杰出贡献;1999年,卢柯当选为国际纳米材料委员会唯一的中国籍委员。

1999年4月,他建立的青年研究小组被德国马普学会和中国科学院确立为“德国马普金属所伙伴小组”,成为我国材料科学界第一个中德合作的马普青年伙伴小组。

2000年2月25日,卢柯课题组在实验室发现了纳米金属铜在室温下的“奇异”性能——纳米金属铜在室温具有超塑延展性而没有加工硬化效应,延伸率高达5100%。论文在美国《科学》周刊上发表后,获得世界同行的广泛好评,纳米材料的“鼻祖”葛莱特教授认为,这项工作是“本领域的一次突破,它第一次向人们展示了无空隙纳米材料是如何变形的”。奇异性能的发现,缩短了纳米材料和实际应用的距离,意味着和普通金属力学性能完全不同的纳米金属,在精细加工、电子器件和微型机械的制造上具有重要价值。这一成果被评为当年中国十大科技进展之一。

2003年1月,卢柯研究组在金属材料表面纳米化研究方面取得重要进展,他们在《科学》周刊上发表第二篇论文。论文指出,将铁表层的晶粒细化到纳米尺度,其氮化温度显著降低。表面氮化是工业中广泛应用的一种材料表面处理技术。在表面氮化过程中,材料或钢铁的表面氮化处理往往需要在高温下(高于500℃)进行,处理时间长达十几个小时,不仅能耗高,更重要的是,许多材料和工件在如此高温下长时间退火后会丧失其基体的高强度或出现变形,因此,表面氮化技术的应用受到很大限制。大幅度降低氮化温度是长期以来表面氮化技术应用中必须解决的重要技术瓶颈。“我国金属材料表面纳米化技术和全同金属纳米团簇研究”被评为“2003年中国十大科技进展”之一。

2004年4月出版的《科学》周刊上,第三次出现了卢柯的名字。他的课题组经过数年潜心研究发现了一种新型纳米结构——纳米孪晶。他们在纳米孪晶铜中获得超高强度和很高的导电率,这是在普通材料中难以获得的性能组合。2006年2月,卢柯被聘为美国《科学》周刊评审编辑,成为担任这一职位的首位中国科学家,标志着我国科学家在国际学术界重要岗位上占有一席之地。2009年1月,卢柯课题组再一次在《科学》周刊上发表了关于《纳米孪晶铜的极值强度和超高加工硬化研究》的论文,评审人认为作者在利用纳米孪晶强化材料本质方面获得了具有重大意义的发现,不但丰富和拓宽了人们对纳米尺度材料塑性变形的本质的认识,同时也为进一步发展高性能纳米结构材料及其应用提供了重要线索。“纳米孪晶铜的极值强度和超高加工硬化研究”被评为当年中国基础研究十大新闻。

由于卢柯在纳米材料领域大量杰出的研究工作,2009年4月17日出版的《科学》周刊上刊登了他们的特邀综述论文《利用纳米尺度共格界面强化材料》,文章就强化界面应具备的关键结构特征进行了详细阐述,提出了提高材料综合强韧性的新途径——利用纳米尺度共格界面强化材料。

2010年卢柯应《科学》周刊邀请,撰文就金属材料的发展趋势和未来进行了展望,这篇《金属的未来》的论文不但在国际材料科学与工程领域产生了重要影响,也表明卢柯已成为材料科学领域在全世界范围内有重要影响力的科学家。

2011年2月,卢柯研究组在梯度纳米材料研究方面取得突破,发现梯度纳米金属铜既具有极高的强度又兼有良好的拉伸塑性,揭示了纳米金属的本征塑性和变形机制。《科学》周刊再次刊登他们的论文。

这一系列原创性成果在国际材料领域产生了重要影响。卢柯2002年荣获TWNSO技术奖,2006年THERMEC2006杰出成就奖,2010年当选为美国材料研究学会MRS Fellow,2010年被选为英国剑桥大学Kelly讲座人。

卢柯身上具有与生俱来的科学家素质,他很早就有超乎年龄的自我约束能力,自从上大学,卢柯就给自己制定了严格的时间表和工作计划,以非常人的工作节奏始终跑在别人的前头。卢柯说,自然界是公平的,它给每个人的时间是一样的,做了这个,就不能做那个。有的人活得很轻松,一天的活儿用两天的时间干,我则希望用半天的时间就能把一天的活儿干完。

卢柯是个不喜循规蹈矩的人,他喜欢运动,打网球,滑雪,每周他都坚持抽出时间运动。运动给了他很多灵感和快乐。

卢柯进入材料研究这个行列已经20多年了,他一直醉心于这项事业,并常常痴迷地徜徉其中。卢柯曾谈及他成功的原因,首先,中国处在一个非常难得的发展时期,社会、政治、经济、科技都在稳步地发展,这给材料学的研究创造了最好机会。中国工业化的进程对材料学科提出了许多严峻的、亟待解决的问题。面临资源减少、原材料价格上涨、环境污染等问题,如果不发展更先进的材料,中国工业化的成本将惊人地巨大。卢柯觉得他和他的团队任重道远。

他成功的另一个原因也是最重要的原因就是他对科学一直保持着纯粹的、浓厚的兴趣,而且这种兴趣与日俱增。卢柯说他的一系列重大发现都是在“破铜烂铁”里找到的。他在发现中品尝到研究的乐趣,不断地发现,不断地受到鼓舞,眼界越来越开阔。他看到了很多可做的,多得做不完的事情。他常常跟学生说,任何事情你都不可以说,别人做过了,我没戏了。

卢柯认为做材料研究需要将智慧和经验有机融合,要有好的“品位”,选题至关重要。关于“究竟什么才是好问题”?卢柯总结为两类:“一类问题是,在某个领域里大家公认的解决不了的重大科学难题,类似数学领域的‘哥德巴赫猜想’。例如材料的强度和导电性是鱼和熊掌的关系,导电性好的材料强度往往低,强度提高,导电性就要损失。如果你能做出来一种材料,强度提高的同时不损失导电性,这就是一个挑战性强的好问题。第二类好问题是能对工业发展起到推动作用的问题。材料学是一门应用学科,它的最终目的是工业应用。‘创新’不是所有的‘新’都有用,不是所有的‘新’都好。我们要看‘创新’是不是对这个学科有所推动,对生产力发展有所推动。”

2001年,卢柯被任命为中国科学院金属研究所所长。2012年,他任沈阳材料科学国家(联合)实验室主任。他常称自己是个大班长,带领着一个团队。金属所是一个有着近60年发展历史的大所,历史上曾为国家安全和国民经济建设做出过重要贡献。现在的金属所,在卢柯的带领下,汇集了很多材料科学领域的精英,国家杰出青年基金获得者这里就有16人,平和的心态、深入地思考、踏实地做事,卢柯身上的品质已经成为这个团队的集体面貌。

自从1995年成为博士生导师以后,卢柯已经培养出博士及硕士研究生40余人。卢柯的学生素质好,用功,特别是有一个很好的氛围,老同学帮助新同学,形成一种非常和谐的合作关系。卢柯一直教育他的学生不要以为在《科学》周刊上发表了论文就是成功。你只要做了,而且做到最好,你就是成功的。他教导学生们,一定要让自己的目标与自己的能力相符合,实实在在地去做事,科学来不得半点虚假。

卢柯常鼓励学生大胆去做事,跳出原来的框架去做事,敢于挑战、敢于质疑前人、敢于突破,在研究中发现、鉴别、解决问题。他鼓励研究生在导师确定的大的课题内自主选题或二次选题。卢柯有这样一名学生,她曾做过一个连导师也没有把握的课题,虽然当时她有些犹豫,但她还是做了,最终得到了理想的实验结果。

 “Game is never over(游戏永远没有结束)!”“Nothing is impossible(没有什么事情是不可能的)!”是卢柯经常勉励学生的两句话,前一句是“创新的动力”,后一句是“创新的精髓”。“如果我们有创新的思维,有先进的手段,我们有机会,我觉得什么事情都可以创新。”对于他自己来说,关于纳米材料研究的“游戏”也远没有结束。

主要论著

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