（來源：科學(xué)中國人（ID：scichi）←關(guān)注它）

因制備出世界上最薄的材料石墨烯，2010年的諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給了在英國的兩位物理學(xué)家。這種僅有一個碳原子厚的材料，引發(fā)了一場電子材料革命，可能會極大地促進汽車、飛機和航天工業(yè)的發(fā)展，同時，人類還利用石墨烯研發(fā)了一系列具有特殊性質(zhì)的新能源材料。

材料是社會進步的物質(zhì)基礎(chǔ)與先導(dǎo)，是人類賴以生存和發(fā)展、征服自然的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類的歷史，不經(jīng)意間被劃分成了舊石器、新石器、鐵器時代，并進入了以硅基半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的信息時代。如今，現(xiàn)代新材料的發(fā)展，更是為人類文明的進步提供了無限遐想。

因被神奇的材料世界所吸引，上海交通大學(xué)特聘教授、“長江學(xué)者”劉河洲曾經(jīng)躊躇之后決定轉(zhuǎn)換專業(yè)，投身材料學(xué)海洋，并立志與之相伴一生。

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本科學(xué)的是化學(xué)工程，研究生學(xué)的還是化學(xué)反應(yīng)工程，劉河洲的第一份工作卻到了上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院復(fù)合材料研究所。這個地方一開始對他來說，是陌生的。

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劉河洲

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“我那時比較年輕，大概25歲，就覺得材料學(xué)是一個很令人神往的領(lǐng)域，所以很向往。當(dāng)時從書中我也看到，復(fù)合材料的概念已經(jīng)形成，在軍民兩塊都有非常重要的應(yīng)用。”在采訪中，劉河洲向記者坦露心聲。

小時候的他是出了名的學(xué)霸，幾乎沒考過第二名。從湖南農(nóng)村不知名的菜花小學(xué)、石橋中學(xué)、邵陽縣一中走出來，他一路“過五關(guān)斬六將”，以優(yōu)異的分數(shù)考入無數(shù)學(xué)子夢寐以求的清華大學(xué)。受初中化學(xué)老師的影響，劉河洲對化學(xué)很感興趣，他想都沒想就填報了化學(xué)工程學(xué)專業(yè)。這一讀就是8年，直到他工作后遇到后來的博士生導(dǎo)師吳人潔先生，前行的方向就此發(fā)生了改變。

“材料的主體分成三大類：分別是金屬類材料、陶瓷類材料和高分子類材料?！彼@樣解釋自己轉(zhuǎn)專業(yè)的原因，“我為什么會選擇高分子基材料作為后來的研究方向呢？因為高分子主要是靠合成而來的，與化學(xué)、化工有著千絲萬縷的聯(lián)系，可謂結(jié)合得比較緊密，所以我就自然而然地選擇了高分子復(fù)合材料這個方向。同時，導(dǎo)師吳人潔先生是我國復(fù)合材料領(lǐng)域的開拓人之一，我受導(dǎo)師的啟發(fā)和影響也比較大。”

吳人潔先生曾經(jīng)在中國科學(xué)院北京化學(xué)研究所工作多年，主要研究碳材料和復(fù)合材料，為我國第一顆東方紅衛(wèi)星研制成功過碳碳復(fù)合材料。20世紀(jì)80年代，已經(jīng)做到研究所副所長的吳人潔為了照顧年邁的父母回到上海，來到上海交通大學(xué)（簡稱“上海交大”）材料系工作。“他在中國科學(xué)院化學(xué)研究所做碳纖維及復(fù)合材料研究，到上海后需要結(jié)合金屬材料研究，于是和上海交大的張國定教授等同事們開拓了金屬基復(fù)合材料這個新領(lǐng)域。我的專業(yè)背景和吳先生比較相似，他是從中國科學(xué)院化學(xué)研究所的碳材料研究轉(zhuǎn)為上海交大的復(fù)合材料研究，我的專業(yè)從原來的化學(xué)工程轉(zhuǎn)成了復(fù)合材料。所以，我立志拜吳先生為師，做他的博士生。”劉河洲告訴記者。可以說，吳人潔先生不僅將劉河洲領(lǐng)進大門，領(lǐng)略了材料學(xué)的波瀾壯闊，而且以自己的為學(xué)和為人影響著他?！拔业膶?dǎo)師吳人潔先生是個很有智慧的人，他學(xué)識淵博、為人謙和，80多歲依然思維活躍，分析學(xué)術(shù)和技術(shù)問題總能切中要害。特別讓我佩服的是，那么大年紀(jì)寫書依然下筆如有神。先生對學(xué)生嚴格中有包容，我對他懷抱永遠的敬仰?！被貞浧鸲鲙煟瑒⒑又逎M含崇敬之情。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷融合，如今的跨界人才“一將難求”。這從另外一個角度也反映出一個事實，跨界人才的確在研究中有自己獨有的優(yōu)勢。對此，劉河洲深有感觸，“納米材料的合成主要是化學(xué)專業(yè)做的事情，搞材料的人如果沒有化學(xué)基礎(chǔ)很難深入做材料的合成。而復(fù)合材料更是融合材料化學(xué)制備、多相材料界面物理與化學(xué)，還牽涉到復(fù)雜環(huán)境中的材料理化性能和功能的演變，所以我原來學(xué)的化學(xué)反應(yīng)工程讓我在做材料研究時受益良多。”他也提到自己清華大學(xué)的幾個同學(xué)，原本學(xué)物理化學(xué)或化學(xué)工程，后來在材料科學(xué)領(lǐng)域也做得很有起色，在他看來，大家都是有同一個夢想，為材料研究添磚加瓦?！爱吘刮覈牟牧涎芯窟€有好多短板，與國際先進水平差距還很大”。

隨著學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，很多研究的深入都倚仗學(xué)科的交叉融合。劉河洲談到：“大學(xué)畢業(yè)前，以為按照我學(xué)的專業(yè)，以后要去搞化學(xué)工程，可以為國家的一些大化工建設(shè)出力。如果我沒有讀研究生，我可能就分到家鄉(xiāng)湖南長嶺煉油廠、岳陽化工廠這些國家企業(yè)，那很可能是另一番不錯的人生景觀。但后來因為求學(xué)，機緣變化加上自己的思考，慢慢找到了自己特別感興趣的方向?，F(xiàn)在我對材料學(xué)研究充滿熱情，既期望在基礎(chǔ)科研領(lǐng)域做一些國際前沿創(chuàng)新研究，更期待在國家重大需求領(lǐng)域、特別是國防新材料領(lǐng)域有所作為?！?/span>

清華大學(xué)畢業(yè)30年后再見班主任

“蒙山高，沂水長，軍民心向共產(chǎn)黨。心向共產(chǎn)黨，紅心迎朝陽。迎朝陽，爐中火，放紅光，我為親人熬雞湯。續(xù)一把蒙山柴，爐火更旺，添一瓢沂河水，情深誼長。愿親人，早日養(yǎng)好傷”伴著紅色舞臺劇《沂蒙頌》的唱腔，一個小紅軍緩緩走上舞臺，白色的小襯衣，腰間扎著皮帶，別著一把黑色手槍。這是小學(xué)時代，劉河洲在縣城舞臺上代表菜花小學(xué)表演的一個小紅軍的角色，至今回想起來，他也會覺得很過癮?！暗谰吣臼謽屖亲约河媚亢诘模丶液蟛判奶鄣匕l(fā)現(xiàn)手槍把白色襯衣染黑了。”他開心地講述著當(dāng)時的場景，“在我們縣城里演完后，我更加覺得當(dāng)解放軍戰(zhàn)士好有味、好光榮?！?/span>

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劉河洲是在湖南邵陽農(nóng)村長大的，當(dāng)?shù)孛耧L(fēng)淳樸。湖南是革命圣地，父輩們對革命先驅(qū)都如數(shù)家珍，所以從小在他心底就珍藏著一份軍旅情結(jié)，對軍隊、軍人、軍事很著迷。“從小我們玩得最多的游戲就是打仗。我還記得在讀大學(xué)時，一個老鄉(xiāng)在空軍指揮學(xué)院讀書，我特別喜歡穿他的軍裝，他就送了我一套不帶徽章的軍裝，我還興高采烈穿到長城上去拍過照?！睂娐玫倪@種情懷，已經(jīng)從小滲入他的骨髓之中。劉河洲笑稱，要不是因為成績過于優(yōu)異被老師嚴詞要求報考清華大學(xué)，自己一定選擇近在長沙的國防科技大學(xué)。

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雖然與軍事院校擦肩而過，但是后來在復(fù)合材料的研究中，劉河洲的精力更多地放在軍事應(yīng)用中。雖沒有直接走進軍營，但卻有機會用自己的智慧為我軍裝備提升做出貢獻，這也算是圓了劉河洲最初的軍旅之夢。近年來，他更是緊密結(jié)合我軍“撒手锏”裝備對特殊功能復(fù)合材料的需求，開展了一系列減振降噪吸波等功能型復(fù)合材料制備科學(xué)研究，探索在極端服役環(huán)境條件下功能復(fù)合材料的性能變化規(guī)律，為新材料的設(shè)計研制提供基礎(chǔ)依據(jù)，并著力該領(lǐng)域的科研團隊建設(shè)與人才培養(yǎng)，為支撐相關(guān)國防關(guān)鍵材料在新技術(shù)裝備的應(yīng)用殫精竭慮、砥礪前行。

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這些研究中，包括耐特殊服役環(huán)境的功能復(fù)合材料，涉及大型空中運載裝備與空間結(jié)構(gòu)特種功能復(fù)合材料、超高速飛行器熱密封材料、水下裝備減振降噪復(fù)合材料等。在科研實踐中，他始終沒有忘記少年時代的夢想與情懷，始終瞄準(zhǔn)關(guān)系國家安全和戰(zhàn)略利益的重大裝備對特殊功能復(fù)合材料的需求，把為重大工程型號提供關(guān)鍵材料和技術(shù)支撐作為自己的使命和追求。

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正因為他專注于功能復(fù)合材料的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，并在國防領(lǐng)域關(guān)鍵材料研制與應(yīng)用方面做出獨特貢獻，被評為國防科技領(lǐng)域的“教育部長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授?；貞浧稹伴L江學(xué)者”的遴選，劉河洲談道：“我以前也沒想過要去評長江學(xué)者，后來一個偶然的機會，別人說，你做這么多的國防領(lǐng)域的工作，去參評吧。我就想去試一下，結(jié)果還評上了?！焙髞硭胖溃瑖李I(lǐng)域的長江學(xué)者評選競爭異常激烈，每年全國只遴選出五六個人。對此，他看得很淡，“評上并不是說明你真的比人家厲害，只能說這是對自己工作的一個總結(jié)，說明自己在這個領(lǐng)域里做了一些有意義的事情?！?/span>

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參加學(xué)術(shù)會議時留影

材料的不斷發(fā)展與進步一直是人類社會前進的重要基礎(chǔ)之一。從人類的發(fā)展史看，當(dāng)社會發(fā)展向材料提出更新更高的要求時，可以促進新材料的發(fā)展；而一種重要的新材料的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，能使人類支配自然的能力向前跨一大步。正是因為這種原因，人類的歷史曾以使用的主要材料來加以劃分，如石器時代、青銅器時代、鐵器(鋼鐵)時代等。一個國家的材料的品種、數(shù)量和質(zhì)量，已成為衡量該國科學(xué)技術(shù)、國民經(jīng)濟水平和國防力量的重要標(biāo)志。

在與復(fù)合材料長達20年耳鬢廝磨般的熏陶下，劉河洲期待盡量對記者將書本上的概念闡述得淺顯易懂：“復(fù)合材料就是把不同相的材料組合在一起，通過界面結(jié)合使不同材料產(chǎn)生復(fù)合集成效應(yīng)，從而讓其性能達到最優(yōu)?！彼e例說，“像塑料、橡膠這類的高分子材料，優(yōu)點是韌性好、成型方便，缺點是強度不夠。為了增加這類材料的強度，一個有效的做法就是加入纖維，特別是當(dāng)加入足夠多的超高強度的連續(xù)碳纖維時，就成了比鋼材還強的復(fù)合材料，可以用來做成大飛機的翅膀?？梢韵胂笠幌?，材料復(fù)合產(chǎn)生了多么大的效應(yīng)，復(fù)合材料在不同場合可以發(fā)揮很大的作用，這也就是復(fù)合材料的神奇之處?！?/span>

在他看來，新型復(fù)合材料的神奇之處不僅僅是更高的力學(xué)性能，還可能帶來更多的功能特性來滿足新時代的需求。他舉了一個能量轉(zhuǎn)換功能復(fù)合材料的例子，“比如壓電材料大家都用過，一次性打火機就有采用壓電材料的，小朋友的發(fā)光鞋里面也裝了壓電材料。如果把壓電材料加到高分子材料里做成復(fù)合材料，在外來壓力的作用時，壓電陶瓷會產(chǎn)生電，機械能變成了電能，電能通過電阻又會變成熱能散掉，這就實現(xiàn)了機械能到熱能的能量轉(zhuǎn)換和耗散的功能?！彼^續(xù)說道，“通過特殊的設(shè)計和加工，這種功能復(fù)合材料可以用于垂直起降航空發(fā)動機風(fēng)扇的減振，還可能用于潛艇的聲隱身。”他提到的這種能量耗散型功能復(fù)合材料，可以將外來的能量盡量吸收、耗散掉，讓外來探測波能量“湮沒于無形”。水下航行器、潛艇主要是靠聲吶來探測，聲音探測到物體，返回去成像后就能知道物體的位置和尺寸。如果利用材料結(jié)構(gòu)將聲波吸收一部分，返回信號就會減弱，使得探測距離必須縮短，從而減少了被遠程探測到的幾率；同時，安裝在潛艇上的發(fā)動機等設(shè)備噪聲會通過船體在水里傳播，會被對手聲吶探測到。減振降噪功能材料能吸收振動與噪聲，使對手探測難度大大增加，從而同樣可以達到隱身的效果。他解釋說：“這是一個陶瓷功能材料與高分子材料復(fù)合的一個有趣且有重大潛在應(yīng)用的例子。做這些有趣又有用的研究，初想起來往往心花怒放，過程常常困難重重，有些還是讓人非常頭疼的難關(guān)。但是想到這種研究的價值，總是能夠讓人增強力量，增加迎難而上的信念?！?/span>

談到復(fù)合材料的應(yīng)用，一定離不開航空領(lǐng)域，因為材料技術(shù)是航空武器裝備發(fā)展的基礎(chǔ)。“一代材料，一代飛機”，復(fù)合材料的比強度、比模量（同樣重量材料的強度和剛度）優(yōu)勢，為軍機的更新?lián)Q代提供了重要支撐。他提到，現(xiàn)在航空領(lǐng)域?qū)Α皬?fù)合材料”的定義和評價是最積極的，復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的影響也是最突出的。在商業(yè)民用飛機領(lǐng)域，國外飛機制造商正在開展一場復(fù)合材料應(yīng)用競爭。“因為復(fù)合材料的密度約是鋁的1/2，減重就意味著更低的油耗。而油耗控制是商業(yè)航空一個永恒的主題。如果撇開其他商業(yè)競爭，波音和空客在復(fù)合材料用量上的競爭一定是最激烈的?？湛虯380使用22%比例的復(fù)合材料來取代鋁，波音787夢想飛機復(fù)合材料的比例馬上提高到結(jié)構(gòu)總重的50%，而空客A350飛機復(fù)合材料用量則創(chuàng)新高達到52%。據(jù)說波音新飛機目前在沖擊60%以上復(fù)合材料用量?！?從這個意義上看，復(fù)合材料在產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界的影響力可見一斑。他預(yù)言，將來的新能源和智能化汽車，也將朝更多使用輕量化復(fù)合材料的方向發(fā)展。

科學(xué)興起和研究的目的，都是為了解決問題；面對實際問題的科學(xué)，發(fā)展得尤其迅速。他特別提到用于軍工的新材料，由于牽涉到很多涉密技術(shù)，劉河洲發(fā)表在各類雜志上的文章并不是很多。他說：“照我這個年齡來說，文章數(shù)量不算多，但我關(guān)注的并不是文章的數(shù)量,而是希望能多做一點有實際價值的研究?！边@是他對自己的要求，也是在團隊建設(shè)和人才培養(yǎng)方面的追求。對人才的培養(yǎng)考核上，他不贊成只看論文的科研考評體系。他提到，他所在的上海交通大學(xué)提出，科研工作者要“頂天立地”，“頂天”是指基礎(chǔ)研究要做到學(xué)科的國際前沿上，爭取進入國際研究領(lǐng)域的尖端；“立地”是研究要面向國家需求、產(chǎn)業(yè)需求、百姓需求。他主張兩方面都要抓，尤其是“立地”的工作一定得做好，因為立地是保障。他希望未來創(chuàng)新人才，不僅有能力在國際刊物上發(fā)表高影響因子的論文，更重要的是把基礎(chǔ)工作做扎實，深入實際問題，解決實際需求，不要為了研究而研究。對于自己培養(yǎng)的研究生，他提出無論是在“頂天”還是“立地”方面，都要積跬步以至千里，“一定要超過老師，也一定會超過前輩”。

21世紀(jì)是以新材料為重要基礎(chǔ)的知識經(jīng)濟時代，對于我國來說，既是一場挑戰(zhàn)，又是一次機遇，誰掌握了最先進的材料，誰就能在高技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上占有主動權(quán)。他提到，目前國家間激烈的貿(mào)易競爭與摩擦其實是以科技競爭力為主要后盾，無論是在信息產(chǎn)業(yè)和航空產(chǎn)業(yè)國際擠壓中，還是在智能制造領(lǐng)域的國家博弈里，先進而可靠的材料技術(shù)都是不可或缺的競爭力?！盁o論在傳統(tǒng)航空發(fā)動機材料，或是在新能源材料，特別是先進制造和人工智能新材料領(lǐng)域，我們國家還有很多的難關(guān)需要突破，而材料的發(fā)展又是一項很耗費人力、物力和時間的事情，因此還需要一代材料人的努力?！?/span>

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送別畢業(yè)生

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劉河洲，上海交通大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師，教育部長江學(xué)者特聘教授（國防科技領(lǐng)域）。研究領(lǐng)域主要包括應(yīng)用于國家重要領(lǐng)域的特種高分子材料及其結(jié)構(gòu)與功能一體化復(fù)合材料，應(yīng)用于能源及環(huán)境領(lǐng)域納米催化與光電材料以及生物可降解復(fù)合材料。

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曾主持國家大飛機材料專項、總裝專項工程基礎(chǔ)理論研究、國家自然科學(xué)基金、國家原“863”高技術(shù)計劃、某領(lǐng)域材料配套研制及上海市基礎(chǔ)研究重大項目等多項課題，取得了國內(nèi)外同行關(guān)注的研究成果。在國際知名期刊上發(fā)表SCI收錄論文100余篇，他引超過1000次，申請和獲授權(quán)國家發(fā)明專利30項。