憑著專注執(zhí)著，他站上了上海科技35U35的領(lǐng)獎臺—訪2020級星友張明輝

2022年9月，現(xiàn)年35歲的2020級星友張明輝入選了2022“上海科技青年35人引領(lǐng)計劃”（35U35）。10月31日，他作為課題組副組長參與研制的中國空間站8個科學(xué)柜之一的高溫材料柜，隨夢天實驗艙成功發(fā)射升空并順利完成交會對接和轉(zhuǎn)位，即將開始在軌測試。35U35計劃主要從世界科技前沿、經(jīng)濟主戰(zhàn)場、國家重大需求、人民生命健康等戰(zhàn)略方向選拔35名年齡在35周歲以下的獲獎?wù)撸▎⒚餍窃谄渲姓急冉?0%）；而能在中國空間站的核心裝備研制中貢獻智慧和力量更是很多青年科技人員的追求。能與這兩件好事結(jié)緣的張明輝有著怎樣的成長經(jīng)歷？他的經(jīng)歷會給更年輕的正在科研之路上邁進的年輕人一些怎樣的啟示？也是出于這樣的好奇，今年第12期的“今日啟明星”專訪對象就選了這位中科院上海硅酸鹽研究所副研究員——張明輝。

如同照片上的他，一見到張明輝就感覺他屬偏瘦的精干身形，說話語速不快，或許是近期任務(wù)壓得過重，感覺他還是有點疲憊。原定周五的訪問也是臨時有會調(diào)到周一，按約定時間到辦公室，他又因為臨時有事晚到了十多分鐘。后來我知道這幾天他們課題組正心系著星辰大海，盯著已經(jīng)升空即將開始工作的空間科學(xué)柜的一舉一動。這樣一種責(zé)任心我很理解。見面聊開后明輝并無完成任務(wù)的釋然，仍按照事先約定從他的成長經(jīng)歷談起。

一本書，一張報，讓清苦的生活變得有味道

張明輝1987年出生于江西南昌郊區(qū)一個百余人的小村莊，小時候，他堂叔是村里唯一的大學(xué)生，是整個村里的驕傲。堂叔忍饑挨餓，每天扒拉幾口沒有菜的白飯也要堅持讀書，并一直堅持讀完大學(xué)的故事在村里久為流傳。明輝說他小時候鄉(xiāng)下很多父母并不重視孩子讀書，以為讀書無用，那時正是中國經(jīng)濟發(fā)展期，需要大量農(nóng)民工，很多農(nóng)村孩子讀到初中，十幾歲就外出打工掙錢，貼補家用。但明輝說他爸媽不一樣，他們堅持要孩子讀書，從未動過讓他外出打工的念頭，盡管當(dāng)時家里的經(jīng)濟條件并不好。也因此，明輝至今很感激父母。明輝上中學(xué)時喜歡看文學(xué)類的書，爸爸就為他買了一本很厚的《作文大全》，幾十元錢的書價在當(dāng)時是一個很大的開銷。說到這本書明輝至今仍臉上有光：我真的特別喜歡，每天一有空就拿著看，心里樂滋滋的。

上初中時，學(xué)校離家里遠，騎自行車要半個多小時，他那時還不會騎車，第一學(xué)年由媽媽騎一輛老式的自行車載著，都是泥巴路，上下坡、雨里都不好走，很辛苦。媽媽既要忙農(nóng)活，還要送他上學(xué)，十分不容易。雖然媽媽從不喊累，但是明輝能感覺到她的來去匆忙，也能體會到家里對他讀書學(xué)習(xí)的支持。20世紀(jì)90年代末國內(nèi)很多地方，特別是農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展滯后，老百姓生活還只能勉強溫飽。明輝至今記憶猶新每周在學(xué)校下飯的菜就是一小瓶雪里蕻咸菜，加一點辣椒。因為油也是緊缺的，只能放丁點油的咸菜，又咸又干，腸胃難以消化。即使這樣的咸菜也難以保證，時間長了，帶的咸菜已經(jīng)壞了，他也舍不得扔掉。即使如此，憶起在鄉(xiāng)里中學(xué)讀書的情景他還是滿滿的感念：“我們的作息時間是不論寒暑每天6點起床，然后趕緊淘米把飯盒放到食堂的蒸鍋里，淘米是自來水，冬天感覺特別涼。洗臉是打的井水還有點溫?zé)帷２畈欢嘁粋€小時的早鍛煉，校長帶著大家跑步，一節(jié)早讀課后做早操，早操后去食堂吃飯，也是咸菜、腐乳就米飯。早飯后上課，中間有課間操。當(dāng)時音樂課、美術(shù)課、體育課等都會上，而且老師都很認(rèn)真。到了晚上還有晚自習(xí)，主要是做當(dāng)天布置的功課，每節(jié)自修課都有老師在場，不懂就能問。”

明輝很感懷的還有初中幾位老師。尤其教物理的龔老師知道他喜歡看書報，每次上課會帶一份報紙給他看，如《參考消息》《環(huán)球時報》等，下一次物理課時明輝就還給龔老師。那時學(xué)校書報閱覽室不對學(xué)生開放，偶爾他會進去看書報，但每次都怕被人趕走。龔老師知道后每次上課就給他帶一份報紙。明輝喜歡文學(xué)藝術(shù)，初中的地理歷史等科目對他幫助很大：“我們語文老師經(jīng)常會在班里搞知識競賽，歷史天文地理方面的知識競賽，他自己會掏錢買獎品。我挺感激初中學(xué)校的，讓我們充分利用時間，不僅是學(xué)習(xí)課本知識，也讓我們補充了一些文史知識。初中階段的教育理念對我日后的成長影響很大。”

中考時明輝進了省重點進賢一中的零班，全縣成績居前的100個學(xué)生都在這個班里。高中成績他也是名列前茅。但高考時（2005年）因為太緊張，壓力重，撐不住，掛了兩天鹽水。高考成績是整個高三所有測試中成績最差的一次，他最后進了南昌大學(xué)。盡管心里很郁悶，但明輝沒有想去復(fù)讀，因為復(fù)讀要增加家里的經(jīng)濟負擔(dān)，更主要的是他明白心理素質(zhì)的調(diào)整是長期的過程，復(fù)讀一年不一定會有明顯改觀。

由玻璃材料步入空間材料研制之門

大學(xué)就讀的專業(yè)是材料科學(xué)與工程，大三時他接觸了一些生物玻璃方面的實驗，開始對玻璃材料有了興趣。大四畢業(yè)時因為學(xué)分績點在全年級300多學(xué)生中是唯一超過4.0的，被保送到中科院上海硅酸鹽研究所讀研，全年級只有兩個保送外校的名額。研究生期間，張明輝參與了導(dǎo)師帶領(lǐng)的研究課題——航天領(lǐng)域的空間材料實驗技術(shù)，就是在地面模擬太空環(huán)境研制新型材料。具體來說，是利用氣懸浮技術(shù)模擬太空的無容器效應(yīng)，結(jié)合激光加熱，制備新型材料。所謂的“無容器”實際上就是模擬太空中的無器壁效應(yīng)，希望所研究的材料和周圍的器壁不發(fā)生接觸，然后用激光來對其加熱融化、凝固，這樣得到的材料的性能、結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)技術(shù)得到的性能可能是不一樣的。明輝解釋說：太空具有微重力、無容器、強輻射、高真空等效應(yīng)。“盡管太空真實環(huán)境是綜合性的，但是如果能在地面模擬某一種效應(yīng)的話，對材料研制也會帶來新的可能性。譬如我們利用無容器技術(shù)研制了一系列新型光學(xué)玻璃材料。”無容器技術(shù)特別是靜電懸浮技術(shù)在高溫熔體熱物性研究中已獲顯著成效，包括熔體密度、黏度、表面張力等物性測量，對材料的理論研究及工業(yè)應(yīng)用均有著重要作用。無容器技術(shù)作為一種新型手段，已在很多領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮作用。

碩博5年期間，張明輝參與的課題（包括博士論文工作）涉及兩塊：一是用無容器技術(shù)制備高折射率的玻璃球，這也是光通信時代的關(guān)鍵材料；二是高效利用稀土資源，開展發(fā)光材料的研究，提高稀土資源附加值。這一塊主要體現(xiàn)在用無容器技術(shù)制備稀土摻雜的發(fā)光玻璃。明輝說把稀土和無容器技術(shù)聯(lián)系起來也是在導(dǎo)師指點下看了很多文獻，知道稀土在發(fā)光材料中有很大的應(yīng)用前景，結(jié)合無容器技術(shù)開發(fā)新材料的優(yōu)點，是否能利用無容器技術(shù)開發(fā)新型高效的稀土發(fā)光材料？在向?qū)焻R報得到支持后就開展了稀土離子轉(zhuǎn)換發(fā)光玻璃材料的研制，并利用無容器技術(shù)制備了一些發(fā)光效率很好的玻璃材料。

說起導(dǎo)師劉巖研究員對自己的影響和幫助，明輝用了“師恩難忘”一詞。“我一直記得他說過的一句話：在科研上不管你有什么想法我都支持你。他對我一直是寬嚴(yán)結(jié)合，嚴(yán)就是嚴(yán)格要求，尤其是做實驗，寫論文，真是每一個實驗步驟都如履薄冰，每用的一個詞都要再三推敲，我每篇論文他都會抽時間和我關(guān)起門來逐字逐句地改。但在做實驗買試劑、買原料，科研經(jīng)費保證上他都全力支持。”

正在作學(xué)術(shù)報告的張明輝

博士畢業(yè)前，導(dǎo)師征求張明輝的意見希望他留下來。考慮到新材料與微重力技術(shù)的融合是一個很有前景的學(xué)科交叉方向，有很多工作可以做，而且自己所在的課題組在具有獨創(chuàng)性的專用設(shè)備研制方面已形成特色。于是2014年明輝畢業(yè)后即入職硅酸鹽所并留在課題組工作，正式參與航天型號裝置的研發(fā)。“我們的團隊有著非常豐富的設(shè)備研制經(jīng)驗，我們可以根據(jù)研究需要來改裝或設(shè)計相應(yīng)的設(shè)備，開展材料研究。”

為中國空間站高溫材料柜研制做出貢獻

入職8年來，張明輝先后參與了天宮二號空間實驗室綜合材料實驗裝置的課題攻關(guān)，利用這個裝置，航天員可在空間開展各種材料的微重力研究工作。明輝介紹說這個實驗裝置的加熱效率非常高，如用100瓦的功耗（相當(dāng)于一支白熾燈的耗電量）就能把實驗樣品加熱到1 000℃。利用綜合材料實驗裝置已開展18項材料的科學(xué)研究，是迄今我國開展的最大規(guī)模的一次空間材料研究。“這個綜合材料實驗裝置是在2016年完成的，我參與了其中加熱絲的繞制設(shè)計和抗力學(xué)設(shè)計（以承受火箭發(fā)射的巨大沖擊）。”緊接著，張明輝和課題組同事又承擔(dān)了空間站高溫材料柜的研制。這個材料柜的性能和技術(shù)指標(biāo)更高，如加熱溫度由原來的950℃提高到1 600℃以上，原來的每批次6根樣品提高到16根。張明輝還同時參與了為空間站高溫柜設(shè)計X射線透射成像裝置的課題，這在國際上也是首次。可對空間微重力材料的融化和凝固過程開展在線實時觀察，體積、重量、功耗都要比地面上的相應(yīng)裝置小很多，而且X射線不能有任何泄露。

歷時6年攻關(guān)，這個由上海硅酸鹽所牽頭研制、也是中國空間站8個科學(xué)柜之一的高溫材料柜終于在今年10月31日隨夢天艙成功升空。目前該實驗柜各項加電測試指標(biāo)正常。張明輝2016年就參與了這個項目，并從2019年起作為課題組副組長承擔(dān)了協(xié)調(diào)各合作方的技術(shù)溝通，包括機、電、熱接口協(xié)調(diào)的工作。

張明輝開展空間材料裝置科普宣傳

從一個博士研究生成長為能承擔(dān)航天型號裝置研制的科學(xué)工程技術(shù)專家，張明輝很感念硅酸鹽所研究團隊求精務(wù)實的氛圍和導(dǎo)師的悉心培養(yǎng)。他在接受《分析化學(xué)》雜志采訪時曾說了這樣一段實驗經(jīng)歷：在我們從事空間實驗室的綜合材料實驗裝置的研究中，需要把各個已經(jīng)研制完成的單機如加熱爐、樣品管理與運動機構(gòu)、真空室、控制單元等裝配在一起，形成一個整機，以開展與實驗樣品的匹配實驗。在開展匹配實驗過程中，材料樣品需要放入一個叫安瓿的裝置中，這個裝置主要由內(nèi)部的石英玻璃管、外部的薄壁不銹鋼套筒和一個提拉頭組成，樣品放入石英玻璃管中，最外面套上不銹鋼套筒。通過自動提拉機構(gòu)，將樣品安瓿放入加熱爐中進行加熱，待樣品完成熔化和凝固后，自動將樣品安瓿提拉出加熱爐爐膛。在某一次實驗過程中，張明輝他們發(fā)現(xiàn)電機無法把樣品安瓿提拉出來。經(jīng)過詳細分析，甚至結(jié)合了工業(yè)CT的透視，他們發(fā)現(xiàn)樣品安瓿最外面的不銹鋼套筒發(fā)生了鼓脹，套筒變形并嵌入進爐膛，與爐膛結(jié)構(gòu)形成了一體，因此無法提拉出來。通過逐一排查原因，發(fā)現(xiàn)在固定套筒的過程中為使套筒與石英玻璃管更好地黏附，用了一些膠水。而就是這些膠水，在加熱過程中氣化，造成套筒鼓脹變形，導(dǎo)致無法將樣品安瓿提拉出來。此后，明輝一直用這件事提醒自己：在科技工程項目中，大的技術(shù)方向很重要，需要反復(fù)打磨，但是，一些小的技術(shù)細節(jié)，也同樣甚至更為重要，只有每一次技術(shù)細節(jié)的選擇、每一步操作，都經(jīng)過思考與推敲，才能避免這樣的問題產(chǎn)生。

工作8年來，張明輝先后主持了載人航天工程、國家自然基金等22項科研項目；從研以來共發(fā)表SCI論文35篇，培養(yǎng)研究生11名，申請專利33項，授權(quán)17項。相對于其他從事基礎(chǔ)性研究的科研人員，在科學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域耕耘的科技人員由于設(shè)備研制周期長，比較難在高影響因子期刊上發(fā)表論文等因素，確實不太容易嶄露頭角。但張明輝的態(tài)度是既然做了就不要太在意其他東西。他說在自己略感困頓時就會想起導(dǎo)師曾送給過他的一句話：堅毅淡定，專注執(zhí)著。正是這份執(zhí)著和心態(tài)，讓他站在了2022上海科技35U35的領(lǐng)獎臺上。相信在大科學(xué)工程時代，張明輝們會有更多的機會展現(xiàn)自己的價值。

江世亮采寫于2022年11月22日