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《曾毅:“标准是从成果中长出来的”》

 

“坦率地说,一直埋头在科研领域的我,总觉得‘标准化’更像是我在显微镜之外的一份兼职工作似的。”这是2012年度中国标准化创新人物奖获得者曾毅给我印象最深的一句话,也不由得令人想起在那个热闹非凡的颁奖现场,他年轻而又腼腆的身影。


更多时候,我们脑海中的标准,都是一种以各种术语编码或符号划归着各类秩序或边界的枯燥文本,但标准化总是像个古老而又现代的行业,从古而来,又开天辟地,现在随着高科技和科研高端化的日益推进,相当一部分文本的背后,应该正是凝聚着像曾毅这样一天天埋头于某种镜片下或忙碌在一个个实验平台上的人所付出的真实精力和心力。


“标准是对成果的书写,是自然而然从成果中长出来的,就像一个成熟的苹果会落地,是水到渠才能成的事。这也是为什么我在自己真实的行为中总不太能体会到到底哪些是专门为标准而做的,像个兼职。更多时候,我总是对着镜片,沉浸在一个微观的世界。”这就是中国科学院上海硅酸盐研究所的研究员曾毅博士。


谈及他的主要业务领域,曾毅介绍到,“说起来这可是很专业的领域了,目前我主要进行无机材料显微结构表征研究,利用电镜来对材料的显微结构进行分析,从而建立材料性能和工艺参数之间的桥梁,为提高材料性能提供科学依据。”


具体来说,主要进行氧化钛涂层光电转换性能与涂层微观结构关系的研究,通过这些研究提出了外加电场的方法来减少光生电子-空穴对的复合几率,制备出了在紫外光照射下对光电转换效率高的热喷涂氧化钛涂层;对热障涂层的气孔分布、裂纹尺寸进行量化分析,建立涂层显微结构参数与涂层制备工艺参数间的定量关系,由此在涂层的热导率和涂层制备工艺参数间也建立定量关系,实现仅仅通过对涂层显微结构进行定量分析就可以预测涂层的热导率,这为优化涂层制备工艺参数提供了有效的科学依据。


您认为其中标准的作用是什么?


“在材料分析表征领域,标准所起的作用是非常巨大的,”曾毅说。例如,热障涂层的目的是对合金基体进行保护,要降低合金基体的温度,其关键指标就是热导率。如果缺乏相关标准,就会导致对同一批次样品不同实验室间的测量数据相差较大,最终导致数据的可靠性受到影响;再比如,陶瓷材料的气孔率对陶瓷的力学性能影响巨大,但是大家对气孔率的测量一直存在较多的争议,所以必须要对不同方法的测量过程进行规范,否则各自得到的气孔率数据之间就没有可比性。


在此,我们也对材料分析表征做个简单介绍。材料分析表征确切地是包含两个概念,材料分析是对材料内在的结构和特性进行揭示的过程,分析基于试验或检测得出材料结构信息和特性数据;材料表征是通过对材料结构信息和特性数据的加工得出的一种描述或解释,表征是在材料分析的基础上进行的一种主观抽象思维,用文字、图示、模型等来解释和说明材料中所隐含的内在的结构和特性。分析给出结构,表征给出结论。


曾毅在采访中提到了他所主持参与的几个标准(主要有1个国际标准和3个国家标准)。其中,ISO FDIS 13826主要是热喷涂陶瓷涂层热导率测量的方法标准(热喷涂陶瓷涂层在国防和国民经济领域具有重要用途),这是中国专家提出的第一个在涂层领域的ISO国际标准草案,它填补了国际上尚无统一的热喷涂涂层热扩散系数测试标准的空白。该方法得到了国际各国专家的一致认可。


另外,“我们还起草了玻璃的电子探针定量分析方法的国家标准,该标准主要规范了采用电子探针对含碱金属的玻璃进行定量分析的方法。针对含碱金属玻璃在电子束轰击点附近容易挥发或者形成负电位导致碱金属离子迁移,从而导致定量结果不准确的问题,我们提出了可以得到较准确结果的方法。”他起草参与的最主要的3个国家标准分别是《玻璃的电子探针定量分析方法》(GB/T 15244-2002)、《波谱法定性点分析电子探针显微分析导则》(GB/T 20725-2006)以及《微束分析 电子探针显微分析 块状试样波谱法定量点分析》(GB/T 28634-2012)。


电子探针分析从概念上来讲,是以聚焦的高速电子来激发出试样表面组成元素的特征X射线,对微区分成进行定性或定量分析的一种材料物理试验,又称电子探针X射线显微分析。用波长色散谱仪(或能量色散谱仪)和检测计数系统,测量特征X射线的波长(或能量)和强度,即可鉴别元素的种类和浓度。所以利用电子探针分析方法可以探知材料样品的化学组成以及各元素的重量百分数。


电子探针的最早应用领域是金属学,对合金中各组成相、夹杂物等可作定性和定量分析,直观而方便,还能较准确地测定元素的扩散和偏析情况。此外,它还可用于研究金属材料的氧化和腐蚀问题,测定薄膜、渗层或镀层的厚度和成分等,是机械构件失效分析、生产工艺的选择、特殊用材的剖析等的重要手段。


其中,电子探针定性分析主要包括点分析、线分析以及面分析三种,如上所提,它们已经广泛应用于材料科学、矿物学、冶金学、生命科学、电子学、考古学以及半导体行业等。


“因此通过规范电子探针仪定性分析标准方法,会对以上相关领域的研究起到重要作用。”曾毅尽量以相对通俗的字眼,从那些精专的学科术语中梳理出标准的概念和意义。


随着在业务领域内科研能力的逐渐提升和科研成果的日益积累,从2000年起,曾毅陆续在世界多所著名院校的材料科学、机械工程等院系做访问学者。在自身亲自参与起草制定国际标准的工作经历和做访问学者所感受到的国外标准化工作体系和机制的基础上,曾毅也感受到了我们国家的一些不足之处,“比如相对而言,我们在国际标准的制修订过程中,愿意积极参与的技术专家不是太多,因为在中国,国际标准技术专家的工作相对没有什么利益机制,有很多几乎都是完全的义务工作,缺乏相关的吸引和激励机制,可能会无形中降低相当一部分专家的积极性和主动性。而如果缺乏相关领域的专家,我们的标准化专职人员往往就很难在技术层面真正地提出自己的意见,发出中国的声音;同时,从企业参与的角度来说,对于产品标准,几乎所有的企业都有强烈的参与意愿,但对于方法标准,企业的参与意愿和力度明显不如前者;其他,也有一些比如语言上的硬性障碍。当然,正是意识到这些不足,才说明我们还存在很大的潜力空间有待完善和开拓。而且,我也发现,随着国家对标准化工作的高度重视,以及中国各方面的快速发展,单就我所在的领域而言,有越来越多的留学人才回国,有越来越多的年轻人才渗透进标准化领域,这是很好的趋势。”


仔细回顾由中国标准化协会和中国标准化杂志社开展标准化杰出人物征集活动以来的获奖者,我们很容易发现,其中50后、60后居多,更有上世纪三、四十年代成长起来的老一辈标准化从业者或参与者,但像曾毅这样的70后,寥寥无几。这应该也是从侧面反映了我国标准化人才队伍的结构现状和其日益成长壮大的发展趋势。趋势的背后,更多体现着国家国力的强盛和科研的精进,尤其是类似无机材料这样的高端科技领域在研发能力上的提升,促使了更多的青年一代精英加入到标准化队伍中来。


您怎么看此次获得的标准化创新人物奖?


“应该这么说,能将自己研究领域内的成果起草成标准并看到那些文本被正式发布,内心还是有很大的成就感。但这次能获奖,除了感到荣幸之外,我知道奖杯更是对我们所里整个标准化团队所取得成绩的一种凝聚,是对大家共同的认可和鼓励。在此最大的心愿还是希望我们的每一个标准都能真正地落地生花、造福人类,也希望我们的标准化领域内永远保持着这种创新精神。” 


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