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“神器”前传

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2019-05-21 09:53

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【摘要】“神器”前传

“神器”前传

“神器”前传

本报记者任珊

有一种神奇的材料,被称为航天隔热“神器”。它的密度可以做到比空气还小,是最轻的固体材料;它的导热系数比静态空气还低,是导热系数最低的固体材料;把十几克的它完全铺展开来,其表面积可以覆盖一个足球场……各种特殊的性能,使这种神奇材料先后荣膺15项吉尼斯世界纪录。它就是二氧化硅气凝胶。

从研究近千种配方到掌握全套工艺参数,从试验到生产,驾驭这一神奇的材料需要“神功”。张昊说:“一切都来自一招一式、踏踏实实的修炼。”

科技之星

张昊

中国航天科工集团三院306所副所长,2019年“北京青年五四奖章”获得者。这位“80后”自2007年参加工作起,一直从事先进热防护材料的研究,并取得一系列突出成果。他开发的二氧化硅气凝胶隔热材料成功应用于长征五号运载火箭、天舟一号货运飞船、嫦娥四号探测器,并应用于特种服装、新能源动力电池、工业保温等领域。

1搞科研要干点儿“大事”

2002年张昊从中国科技大学保送到中国科学院化学所进行硕博连读。在第一次班会上,班主任讲了很多,有一句话令张昊印象深刻,“你们现在每一个人都正走在通往这个国家主流社会的道路上,请你们一定要珍惜。”

科技工作者要如何走向“主流社会”?多年后张昊才明白,这就是大家所说的做科研要“顶天立地”,既做前沿,又做基础;既要对接国家需求,又要“接地气”。在初出茅庐时,张昊对此的理解就是:肯定是要干点儿“大事”。

2003年10月15日,杨利伟乘着我国研制的“神舟五号”飞船进入太空,环绕地球飞行14圈。“这就是大事儿!”看直播的张昊和同学兴奋地讨论。

2007年毕业时,中国航天科工集团三院306所来中科院招博士。虽然招聘信息只是贴在布告板上的一张很不起眼的A4纸,但“航天特种材料及工艺技术研究所”这几个字一下子就吸引了张昊,“这看起来就像是干大事的地方。”

就这样,张昊来到丰台区云岗“航天城”,成为一名航天人。

走完热热闹闹的入职流程,现实马上给张昊泼了一盆冷水。

由于学的是工程塑料专业,所里给他安排的科研方向是二氧化硅气凝胶隔热材料。

这个方向很新。新到什么程度呢?气凝胶是材料界的一朵奇葩,其密度可以做到比空气还小,作为“世界上最轻的固体”还被列入了吉尼斯世界纪录。虽然它重量超轻,结构却非常稳定。比如,经过特殊方法合成的二氧化硅气凝胶最高能承受1100摄氏度的高温,在航天产品的热防护领域必不可少。而此时的张昊,只是从资料上查到过它的性能参数,没有样品,更无从了解技术细节。

一边是国家航天发展(000547)的迫切需求,一边是现实中技术水平的巨大差距,张昊感受到从未有过的压力。

“困难乃见才,不止将有得”。张昊现买了各种玻璃器皿、天平等做实验的基础仪器,很长一段时间里,他就在跟那些瓶瓶罐罐较劲儿。后来,他干脆把午饭搬到了化学实验室,整天泡在实验室里做配方试验,晚上还经常背着笔记本电脑,跑回曾经读书的化学所,查外文文献。

当一个航天新人不容易,但起步的艰难没有吓退张昊。“谁都不是《阿拉蕾》里的IQ博士,灵机一动就有奇妙发现。创新就像探索迷宫,绝大多数人都需要把那些死胡同全部走过一遍,才能找到方向。”张昊安慰自己。

2车间里滚气瓶的博士

为了研究气凝胶材料,张昊前后尝试了近千种配方,各种试验数据记满了厚厚的几个本子。

2008年的一天,张昊在一篇文献中看到某种硅前驱体通过溶胶-凝聚反应可以得到性能优异的产物,便立刻按照文献的路线去验证。初步结果显示,性能果然有所提升。但做了几次试验后,张昊感觉眼睛明显不适,后来发展到剧烈刺痛。无法坚持的他被同事紧急送往医院,诊断结果为眼角膜灼伤。

原来,试验中某个成分化学反应的副产物挥发性强,且对眼角膜有伤害,虽然张昊戴了护目镜,但也挡不住无孔不入的有机蒸气。

在家休息的日子里,张昊仍在脑海里整理自己的试验过程,并归纳出前几次试验新路线时能提升性能的几个可能的“组合”。

一周后眼睛稍微恢复,张昊就跑回实验室验证他的想法。果然!采用更加安全的配方和反应环境,同样得到了性能优异的二氧化硅气凝胶。

一山放过一山拦。试验成功的兴奋并没维持多久。

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