张孝文:长路漫漫,上下求索

    张孝文,1935 年出生,浙江宁波人,澳门赌场平台教授。1957 年毕业于澳门赌场平台机械制造工程系,初期从事金属材料教学及研究工作,七十年代初开始转攻新型陶瓷材料。曾历任澳门赌场平台化工系主任,理学院副院长,澳门赌场平台副校长、校长,国家教委副主任,国务院学位委员会副主任等职。1990 年入选为国际陶瓷科学院院士;2004 年中国硅酸盐学会换届年会上被选为第7届名誉理事长;2009 年获 “何梁何利基金科学与技术进步奖”。

八年磨一剑

张孝文校长回忆材料系建系始末

    值我系成立 30 周年之际,2018 年 4 月 19 日,材料学院宣传中心对张孝文教授进行了采访,张老从一开始就是参与创建我系的发起和筹备的几位重要负责人之一,也是后来在 1988 年 9 月正式确定在澳门赌场平台成立材料系的主要决策者。83 岁高龄白发苍苍的张老拄着拐杖来到中心的会客室,刚坐下就从容不迫地回忆起了他亲身经历的建系过程。

    张老说:“材料系的建立过程是漫长而曲折的,成立的缘由可以追溯到 1980 年教育部派出前往美国考察材料学教育的访问团,访问团总共 5 位,其中包括我在内清华的老师有 3 人,由李恒德教授带队。考察团从 MIT 到 U.C.Berkeley 先后考察了 12 所美国高校的材料学科建设。当时的美国高校多少受到了 1957 年苏联成功发射人类历史上第一颗人造地球卫星的刺激,他们认为材料科学和技术方面研究的薄弱和人才的缺乏是美国在这方面落后于苏联的一个重要原因,因而纷纷成立材料系。考察团回国后,形成总结报告递交教育部,针对国内材料学科的建设和人才培养提出了一系列建议。我们清华的 3 名老师在内部讨论后,觉得很有必要先在清华建立起材料系,于是 1981 年在专门会议上向学校领导正式建议在我校成立材料系。” 

    然距离正式提出建系的时间已经很久过去了, 但张老对差不多是近 40 年前那些故事仍记得很清晰。

    张老接着说:“1988 年 9 月 29 日,是我在新成立的全系大会上宣布我校材料系正式成立,并宣布任命吴建銧教授为第一任系主任。从正式提出建议到最后的建系,花了 7 年多的时间,此中原因是复杂多样的。一方面 ‘文革’ 刚结束,清华百废待兴,学校为实现 ‘逐步建设成以理工为主,也有经济管理、文、法等多学科的综合性大学的目标’,在当时 80 年代, 首要任务是要调整一些新技术学科的布局(例如把在绵阳的无线电电子学系迁回校本部等)、同时要恢复重建理学院、新建经管学院和一部分人文学科。所以,在 80 年代初期还没有很大精力和条件进行材料系的建设; 另一方面材料系的建立需要多个院系的专业进行整合达成共识, 这在实际操作上都十分困难;第三是科研和办公设施的建设,考察团所见的美国高校材料系无一例外有相当大的实验场地和分析中心,清华的分析中心是 ‘校属系管’ 实验室,要不要改为由新建的材料系管理有不同看法,后来实际上还是由材料系自己逐步从无到有发展起来,到现在的规模和装备能代管 ‘北京电子显微镜中心’ 这样属于 ‘国家科技基础条件平台’ 的实验研究基地,是我们那时都没法想到的,当时清华材料系就是到成立时专业实验室的面积也都不大, 以至于找不到给系的办公室有一个起码的办公空间, 只好在现在主楼西配楼马路西附近的一个临建的平房内办公;最后是师资力量,从一个系来说也显得不是很充分,1981 年建议成立材料系时的 3个主要的专业教研组分别都只有 1 名正教授(李恒德、陈南平、江作昭三位建系的元老),到 1988 年正式成立时就有了 11 名正教授。”

    谈起这些,张老感慨:“材料系经过三十年的发展,现在能在世界上有一定地位,真是很不容易的。

张孝文老师在 2013 年材料学院成立大会现场

浅谈材料与人才培养

    张老说,现在清华的材料学科在世界上也有一定地位,但是要看到和国际上顶级的一流大学比较,还是有不少差距的。他对我们说:你们作为本科生,主要是要打好基础,低年级时要学好基础课(包括一些专业基础课),到了学习专业课时,还要学好和材料密切相关的基础知识和提高实验能力训练,一个是关于微观结构以及和性能各项的基础,一个是材料分析的基础和实验能力,一个是制备工艺的基础和实验能力。基础不打好,创新也只能是空想!

    张老以他现在主要搞的压电材料为例,他说:假如对原子结构理论和电子分布情况不了解,对于材料晶体结构和相变规律缺乏认识,你就不知道压电效应的来源, 更不知道怎样的掺杂之后材料的性能会变得更好。从原子的结构到晶胞的结构,从晶胞的结构再到晶粒尺度内部的微结构(如电畴)取向和形态,每一种不同性能的材料,特别是功能材料,它的性能是由不同层次的结构特征引起的。你必须搞清楚,你现在研究的材料,它的性能主要是哪一个层次的结构在起主要作用。 

    张老过去教X光衍射分析,他说分析是三大类——结构、形貌和成分。这三大分析的主要工具,一定要掌握好。”  

    然后张老谈到了工艺:所谓工艺,就是讲材料是怎么制备出来的。就像传统的工艺, 金属是融化了以后加工成部件,而陶瓷是固相反应得到等等。陶瓷材料和金属材料不一样,钢材通常是先浇注变成钢锭,轧制成材, 大量的部件是经过冷或热加工才制备出来才能得到。而陶瓷就不同了,不能说我给你一块氧化铝你去加工吧,所以它是要成型的。现在科技发展很快,新材料和新工艺不断出现,在学校学到的知识毕竟是有限的,要注意培养自学的能力。 

    “同学们将来肯定是要专长于某个方向的,但是其他方向也是要懂得一些。假如要往科研方向发展,那么基础的东西和微观分析更重要。假如要往材料选用的角度发展,这就跟研究材料是不同的领域了,这是属于材料应用工程, 很多方面的企业对 ‘材料工程师’ 的需要也是很迫切的。这方面要求你的知识面非常广,什么材料都要懂一点,什么样的材料的有什么特性都要知道。我们材料系初期的培养过程,这方面比较薄弱,现在的情况,我不是很了解。”


材料科学的未来发展

    “现在的材料工艺已经不仅仅是铸、压、焊,而有很多、很重要的新发展了,像纳米材料制备、多层共烧器件、MEMS(微机电系统)、3D 打印技术和石墨烯结构和制备等等……。在本科阶段打好基础以后,同学们自己可以选择往哪个方向发展。另一方面,中国现在的很多大的机械设备,在全世界都是有名的,而有很多大的部件,你只能用基础工艺来做,但这些基础性的工艺也要引入新工艺,新技术。所以基础工业当中,还是需要很多有创新的人才。那么这部分谁来培养呢?不能说学材料的就都去搞高精尖啊,所以这种工艺方面的东西你们也要懂得一些,知识面要广。 

    我的一个博士生闭门弟子,她现在天津大学任副教授。我指导过她的论文,毕业后我们还有一些合作的成果。前一阵她在美国做访问学者,她参与做光敏的 MEMS 组件,原来性能不是很理想,后来她就用我们研究过的一类压电效应的材料,在当中加了一层,最后出来的成果性能好了一个数量级。她基础不错,国内在工作岗位上的研究工作又有很多新的知识和能力的积累,这样就能很快适应和改进这种工艺方法。所以工艺的问题,知识面要广。我们材料系,特别现在金属材料、非金属材料,这些基础的工艺,你最后都自己要会做。比如铸件、烧结你自己要会做。 

    我 70-80 年代我曾经在非金属材料专业负责教学工作。有的新同学入学时,听说这个专业是搞 ‘陶瓷’,就问:我们将来做什么,抽水马桶?是啊,从饭碗到抽水马桶,都是陶瓷,那是日用陶瓷,你不要轻视,不仅仅是中国,全世界的高等教育都有专门培养这方面人才的专业和专门化。我们当时的非金属材料专业的方向主要是培养 “特种陶瓷” 方面人才。但是 ‘陶瓷材料’ 的很多原理和制备工艺的基础是一样的。我曾经带着一批学生去 798 工厂。798 现在都是艺术品,最早的 798 是中国做电子元器件的工厂。我自己陶瓷工艺的大生产基础知识,下厂这半年也学到了不少。这种过程当中,也有很多创造性的问题要解决,不是只有 “高精尖” 才有创造性的问题,每一个实际应用的领域都有很多创造。”

2009 年张孝文老师获得何梁何利奖颁奖仪式

怎样面对挫折与压力

    整个采访过程中,留给我们印象最深的就是张老的好心态,我们不免好奇起张老怎么对待一路走来碰到的挫折和压力的。 

    “人没有压力不会成长的。” 这是张老在听到我们的问题时回的第一句话。接着张老和我们聊起他大学生活时的一件事:“ 清华从 1954 年开始设立奖学金制度就是要求德智体全面发展的,除了各门功课成绩全部优秀 (当时是 5 分制),思想品德要好,体育看能不能到国家体委颁布的 ‘劳卫制’ 的标准等等。1954 年清华第一次发奖学金,我达到了。领到奖学金 80 万(人民币老币,后改制即相当于现在的人民币 80 元),这在当时也是不小的数。1955 年第二次评定时,我其他各项都达标了,就差这个 100 米跑,当年 ‘劳卫制’ 2 级的标准对 100 米跑的要求提高到要跑进 14 秒,可我只能跑到 14.1 秒。 当时我们全班就我一个有争取的条件, 大家鼓励我突破这 0.1 秒, 为班级争光!就感到压力很大,最后我的百米最好成绩还是 14.1,那一年我没有拿到奖学金, 获得一张优良奖状。自然会有一些遗憾,但是我也告诉自己,我已经努力了啊!所以没有对自己产生什么消极影响。同学们不要钻牛角尖,不能要求什么事都是 ‘不达目的不罢休’,要学会缓解压力,有压力不要把自己压垮了。”

    后记:在和张校长的聊天中,张校长的真挚和乐观给我们留下了深刻的印象,对于我们的每个问题都耐心地给予回答,不急不恼,谈起一路上遇到的风浪,言语中也听不出抱怨,而是只有不认输的坚定。他平日里的起居生活也是简单朴素,舒适便满足,不有多求。他得到了何梁何利奖以后,将奖金的一半捐给了材料学院,设立材料学院励志奖学金。

    一个下午,一番谈话,我们均感受益匪浅,一生难忘。

文案:张孝文 王小宇 杨舒航 吴宇龙

采访:王小宇 徐纪初 杨舒航

图源: 刘旋 王小宇 杨舒航

   (本文转自澳门赌场平台材料学院网站)