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科研报国赤子心
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科研报国赤子心
——记北京工业大学材料科学与工程学院教授孙诗兵
孙诗兵(右四)与学生一起进行试验
 

8年磨一剑,他排除万难攻克显示面板中的基板玻璃化学组成难题,校企合作实现了玻璃基板国产化,此项科研成果仅3年间就为下游企业节约成本超过2000亿元。深藏功与名,低调的他把荣誉证书放入抽屉,继续大步行进在科研道路上,网络上关于他的人物报道寥寥无几,就连校报的采访他都一再延后。这位学生眼中的“加班狂人”,每天早来晚走,用亲身实践为学生树立起最好的奋斗榜样。他就是全国先进工作者、北京工业大学材料科学与工程学院教授孙诗兵,2018年国家科技进步一等奖获得者。

从技术“雷区”中蹚出自主知识产权之路

电视、显示器、手机等终端显示的屏幕是由两块玻璃基板夹在其中的液晶构成。作为面板生产最关键的一环,玻璃基板的制造要完成反复镀膜、加热、光刻、腐蚀等工艺,是显示面板的载体,对玻璃材质有着严苛的性能要求,被公认为玻璃制造行业里的“珠峰”。

早在本世纪初,孙诗兵就注意到国际玻璃基板市场已被美国和日本占有,他们通过专利设置了种种知识产权壁垒,稍有不慎就会“触雷”,国内液晶显示制造企业几乎所有材料都不得不依赖进口。中国的平板显示技术不能再受制于人,必须从技术“雷区”中蹚出一条自主知识产权的大道。孙诗兵毅然接下中国企业委托的研发任务,这一干就是8年。

孙诗兵团队遇到很多技术难题,其中一项就是再热收缩率,即用一套模板在两块玻璃基板上“划格子”,每个格子可以理解为一个像素,格子很小,最终必须做到完全重合。但在研制中,一块基板要加热,一块基板不加热,热胀冷缩,冷缩后的基板不一定回到原来位置,相关性能总是“按下葫芦浮起瓢”,导致两套格子无法重合,产生显示质量问题。

他的学生们说,在孙老师的工作字典里没有“放弃”这个词。想办法提高玻璃的应变点,保持其高化学稳定性。在几百次反复实验后,孙诗兵终于找到达到相关性能要求的组成,实现了两块基板对盒的严丝合缝。

研制阶段的另一大考验是玻璃基板要在1640℃高温下熔化,出料时,操作者需头戴面罩,穿着防护服和由保温材料制成的双层手套,手持长钳把装有玻璃熔液的坩埚从熔炉里夹出,倾倒在模具中,热浪滚滚,手上不能松一点劲,稍一不慎就容易发生事故。

当年的科研条件远不如现在,实验室里没有安装空调,操作一会儿工作服上就印出一片片汗渍。但在他们眼中,熔化玻璃是一件神圣的事,从加料、搅拌到出料需要五六个小时,每道流程都不能有丝毫闪失。

有一次,学生进行加料前准备时,将里层手套淋湿,以为这样会舒适一点,孙诗兵看到后却马上制止,让学生赶紧换一副干手套。原来,水的导热性强,导热会更快,甚至发生汽化,灼伤双手。更为严重的是,人被烫后会本能地甩手,上千度玻璃液就会被甩出去,后果不堪设想。他要求所有人要严格按照规程操作,自己也勤检查,保证不能出事故。

对待科研,他一丝不苟,对待学生,他在严格要求中也很宽容。加热用的U形硅钼棒易断,学生更换时没有经验,经常在更换一根时把其他好的硅钼棒也碰断。他没有过多指责,而是亲自动手,示范硅钼棒的更换方法。

这么高的温度,熔化玻璃的锅要用什么材料?每当别人问到这个问题,他都会豪迈地回答:“我们用的是白金,就是镶嵌钻石用的白金,它的熔点将近1800℃。大家买白金戒指是按克算,我们实验以公斤论,而且实验用的白金里添加了更贵的金属,比商场卖的价值更高。”

2013年,孙诗兵团队最终研制出具有自主知识产权的玻璃基板化学配方,玻璃基板可广泛应用于电视、电脑、手机等平板显示终端产品。校企合作实现我国玻璃基板产业化与规模化发展,一举打破美日垄断。

玻璃基板的国产化撬动进口玻璃大幅降价,从每平米800元降到100元,为国内下游企业节约成本超过2000亿元,液晶电视开始大幅度降价,更重要的是维护了我国战略性显示产业的安全。“光电显示用高均匀超净面玻璃基板关键技术与设备开发及产业化”项目因此荣获2018年国家科技进步一等奖。

承接30余项建筑节能项目硕果累累

前些年,建筑保温材料诱发火灾的消息见诸报端,教训惨重。在此背景下,孙诗兵领衔承担了开发用于建筑保温的不燃烧的保温材料课题。他带领课题组,利用废弃矿渣等原料制造出具有防火功能的建筑专用岩棉保温材料,得到广泛推广。

建筑外保温节能是本世纪初在我国兴起的新技术。孙诗兵紧密围绕材料、工程应用和政策推动的需求,先后承担了国家、北京市及企事业单位委托项目30余项,研发不燃材料,提升阻燃性能;开发保温系统,促进工程应用;制订标准和规范,推进规范化建设;调研行业问题,寻求政策对策,形成了节能材料与工程应用技术特色研究方向。在孙诗兵的实验室内,能见到各种各样的保温材料、节能玻璃和构件模型。

孙诗兵在该领域发表本领域论文百余篇,持有发明专利30余项;获得省部级科技奖励3项,荣获首都五一劳动奖章等市级系统先进个人称号。在专业领域取得成绩的同时,他还在高校思政工作上积极探索,获批北京工业大学首批“双带头人”教师党支部书记示范工作室。

360天泡在学校的“加班狂人”

能取得一个个辉煌成果,除了团队协作、加强学习、不断创新等因素外,也与孙诗兵十余年如一日的勤奋密不可分。“勤奋”二字,不仅印在了他的实验室墙上,更印在了他的身心里,加班加点是他的工作常态。

孙诗兵对科研的满腔热忱给学生留下深刻印象,学生对他的评价离不开一个“拼”字:“孙老师每天六七点就到校,有时学生晚上10点走了,他还在做研究。”“他曾经连续一周零点后才下班,还在实验室干过通宵,太拼了!”学生眼中的孙教授就是一名“加班狂人”。

“孙教授不仅要备课,还要与学生讨论研究方案,参加各种会议,与企业探讨合作课题,特别特别忙。他几乎每个周末都不休息,总是出现在实验室里,他对工作的拼劲给了我们很大触动,让我们尝试紧跟着他。”材料科学与工程学院2019级研究生王万甫说。

“一年有365天,孙老师差不多有360天泡在学校里。”研究生张微尘观察到孙老师虽然工作繁忙,但每次对学生提出的问题都详细解答,耐心帮助学生提高。“孙教授平时会看大量专业论文和书籍,我们提交的论文报告,他不用查重,一眼就能看出哪段话的行文有问题。”

孙诗兵对于自己被同事戏称为“加班教授”,先是微微一笑,很快又严肃起来,“科研是需要时间堆积的,事情做到那个节点上,不弄完心里过不去,只是多年养成的习惯而已。”

“年轻的教师经常为研究方向困惑,我认为人民对美好生活的向往就是科研工作者的方向,国家发展的需求就是科研的方向,然后就是苦干加巧干,科学唯一,创新无限。”孙诗兵说。

“一片丹心照科研。”孙诗兵用持之以恒的行动践行了这句掷地有声的话语。2020年11月24日,这位北工大的科技尖兵被评为全国先进工作者,光荣地参加了全国劳动模范和先进工作者表彰大会。

□本报记者 任洁 文/摄

 
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