郭萬林：以赤子之心攀登科研高峰

王琴

“科學沒有國界，但科學家有自己的祖國。”在每周的學術組會上，中國科學院院士、南京航空航天大學教授郭萬林最常與師生們討論的，就是“原始創新”“核心技術”。正是因為常懷一顆赤子之心，他才能在基礎研究的道路上一往無前。

家國情懷是一種傳承

1981 年，郭萬林進入西北工業大學學習，遇到了他的學術導師和人生楷模——我國航空事業奠基人之一的黃玉珊先生，成為黃玉珊先生的關門弟子。黃玉珊先生14 歲考入中央大學，23 歲就獲得美國斯坦福大學的博士學位。1940 年，黃玉珊先生獲得博士學位后毅然回到了戰火紛飛的祖國，擔任中央大學教授。那時的中國正處于抗戰最艱苦的時期，這是一種怎樣的情懷，讓一個風華正茂、意氣風發的留洋博士義無反顧地回到連首都都淪陷了的祖國！黃玉珊先生一生航空報國的愛國情懷像一粒種子，在郭萬林心中深深地扎下了根。

20 世紀80 年代， 正是國際航空界把斷裂力學用于飛機結構損傷容限設計的黃金年代，黃玉珊先生為了促進損傷容限設計在我國航空界的應用，在西北工業大學專門成立了飛機結構強度研究所。

在導師的引導和鼓勵下，郭萬林在讀博期間選擇并攻克了三維疲勞斷裂理論這一世界難題，畢業后以特邀專家的身份到澳大利亞蒙納士大學工作，把西方國家使用的二維疲勞斷裂分析方法和軟件發展到解決三維結構問題。在澳工作期間，郭萬林申請的國家自然科學基金委杰出青年基金獲得批準，他便攜家人回國。

作為一名科研工作者，郭萬林深深地感到，只有把自己的工作和國家的需求緊緊聯系在一起，自己的工作才有價值，自己的人生才有意義。

不畏難題，迎難而上

郭萬林剛進大學不久，系主任帶領新生第一次參觀實驗室。正當大家對一款大型試驗機驚嘆不已時，系主任取下上面的一根鐵絲說，力氣再大的小伙子也扯不斷它，但是讓力氣小的女孩反復折它，就能折斷。也就是說，航空材料光有強度是不夠的，還得有抗疲勞性能。這就是郭萬林第一次接觸到的“疲勞斷裂”概念。

飛機結構裂紋的演化和擴展關乎飛機的安全，國際上從20 世紀70 年代開始了損傷容限研究和設計。當時，國內的損傷容限設計剛剛起步，郭萬林仔細研究能夠獲得的所有資料，發現僅僅是厚度不同，含裂紋試樣的承載能力就有數倍的變化，裂紋疲勞擴展壽命的變化則高達數倍至上百倍。當時，國際上飛機結構材料疲勞斷裂性能的試驗標準、抗疲勞斷裂分析和設計方法，都是建立在簡化的一維、二維問題的理論基礎之上。使用這些理論和方法，無法解釋上述的厚度效應，更不能從實驗室的材料性能數據預測實際三維飛機結構的疲勞斷裂性能，不得不依靠大量的積木式的各級試驗進行設計。認識到這種情況，郭萬林選定了三維疲勞斷裂為研究對象。經過深入研究，他發現，過去無法求解的三維彈塑性裂紋問題，可以通過一種方法轉化為可解的問題，這就是后來被國際上稱為“郭因子”的三維約束參數的有限特性，這讓他在國際上率先獲得了對三維彈塑性裂紋問題的理論解。

在理論突破的基礎上，郭萬林帶領團隊建立起一整套的飛機結構抗疲勞斷裂設計方法，用于多種飛機型號的設計，并經受了我國自主設計制造的先進飛機型號的全機疲勞斷裂試驗的考核。三維疲勞斷裂的評估結果與其后完成的全機試驗結果完全一致，受到飛機研制方的充分肯定，被稱為是該領域的重大技術創新。

經過20 多年的不懈努力，郭萬林和他的團隊系統攻克了飛機結構三維損傷容限關鍵技術，成果入編一系列行業手冊，并已用于多個航空型號和國家重大工程。

做有原創性的基礎研究

郭萬林不僅與“三維斷裂”結緣，還一腳踏進微觀世界，在納米科技領域干出了成績。

1999 年，郭萬林受聘為教育部“長江學者”特聘教授，到南京航空航天大學開展交叉學科前沿及其在未來空天技術中的應用研究，開辟了納尺度物理力學和納智能材料器件研究的新領域，創建了南京航空航天大學納米科學研究所和納智能材料器件教育部重點實驗室，并任所長和實驗室主任。

經過多年在納米科技領域的持續研究，郭萬林和他的團隊在納智能系統，納器件原理設計和能量轉換、能量耗散、驅動原理等多尺度、跨尺度物理力學研究方面做出一系列創新工作，部分成果獲2011年國家自然科學一等獎和2012 年國家自然科學二等獎。

近年來，郭萬林團隊又在水伏科學這個流- 電耦合前沿科學領域不斷取得重要進展。他們首次發現并可靠、穩定地實現了大氣環境下水的自然蒸發在廉價碳納米材料薄膜中產生持續的伏級電壓或輸出直流電流，數平方厘米的薄膜產生的電能已經能夠直接驅動液晶顯示器。水的蒸發無處不在，不受天氣、時空的影響，而且可以結合風能、太陽能提高蒸發生電的通量。利用水伏效應，不僅可以發電，還能同時降溫并產生純凈的蒸餾水，是一種解決電能需求、地球變暖挑戰和可飲用水缺乏等人類重大問題的全新途徑，一旦取得突破，具有巨大的發展潛力和廣闊的應用前景。

“科研問題是永無止境的， 全世界沒解決的難題，我們能否去解決？能否最先解決？”郭萬林表示，做科研只有第一，沒有第二，一定要做原創性研究。

教書育人，因材施教

“在大學，不僅僅是學習知識、解決問題，更重要的是要掌握學習知識的能力，能夠提出實質性的問題，這樣才能成長為具有國際競爭力的人才。”郭萬林說，作為導師，自己必須不斷地學習，因為培養的學生是面向未來的。一個好導師，不僅僅是愛學生，跟學生交朋友，好導師是有使命的，不是把學生引向自己走過的路，而是引向未來的路。

從教以來，郭萬林培養了一大批優秀的學生，很多人已經成為航空航天、高科技和教育企事業單位的業務負責人、中堅骨干。郭萬林也因此獲得“學生最喜愛的導師”“江蘇省十佳研究生導師”等稱號。

（責任編輯：白玉磊）