田永君：善于打“硬”仗的科學(xué)家

文/褚玉晶 劉蕊

本刊記者 高茜

燕山大學(xué)教授——田永君院士

從進(jìn)入超硬材料研究領(lǐng)域的那一刻起，田永君就從來(lái)沒(méi)有停下過(guò)鉆研的腳步。經(jīng)過(guò)十幾年的專注研究，田永君及其團(tuán)隊(duì)啃下了一個(gè)又一個(gè)硬骨頭。

作為燕山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，田永君帶領(lǐng)他的科研團(tuán)隊(duì)建立了共價(jià)材料硬度的系統(tǒng)理論，提出了理想單晶和多晶共價(jià)材料硬度的理論模型，解決了硬度定量預(yù)測(cè)這一難題；在設(shè)計(jì)出系列新型超硬材料的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高性能超硬材料制備技術(shù)上的突破，合成出性能優(yōu)異的納米孿晶結(jié)構(gòu)超硬材料，其硬度超過(guò)了天然金剛石，轟動(dòng)了整個(gè)材料學(xué)界。

作為國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”百千萬(wàn)工程領(lǐng)軍人才、洪堡學(xué)者、國(guó)務(wù)院政府特貼專家，2017年11月，田永君當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。

圓夢(mèng)五星級(jí)學(xué)院建設(shè)

從1999年擔(dān)任燕山大學(xué)材料學(xué)院院長(zhǎng)之日起，田永君就有了一個(gè)夢(mèng)想，那就是要建設(shè)一個(gè)“五星級(jí)”學(xué)院。這之后的18年里，他始終以此為努力目標(biāo)，從未懈怠。

2002年田永君提出了建設(shè)“五星級(jí)”材料學(xué)院的戰(zhàn)略設(shè)想和目標(biāo)?！拔逍羌?jí)”，是指要擁有一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)、博士后流動(dòng)站、國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科、中科院或工程院院士、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)現(xiàn)這五個(gè)目標(biāo)，對(duì)燕山大學(xué)材料學(xué)院來(lái)說(shuō)無(wú)異于脫胎換骨。這個(gè)想法一經(jīng)提出，立刻在學(xué)院內(nèi)部掀起軒然大波，反對(duì)和質(zhì)疑的聲音此起彼伏，而田永君的脾氣是，想好了、決定了的事，就會(huì)堅(jiān)持做下去。

為了實(shí)現(xiàn)“五星級(jí)”學(xué)院的目標(biāo)，田永君首先要變革的就是學(xué)院的管理制度。他率先在材料學(xué)院實(shí)行了學(xué)術(shù)委員會(huì)制度。學(xué)術(shù)委員會(huì)由全體教授和各系的負(fù)責(zé)人組成，凡是學(xué)術(shù)委員會(huì)討論通過(guò)的決策和制度，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和全院教職工都必須不折不扣地執(zhí)行，毫無(wú)例外。學(xué)術(shù)委員會(huì)制度最大限度地保證了學(xué)院管理制度的科學(xué)、公開(kāi)和民主。

有了學(xué)術(shù)委員會(huì)作為制度保障，另一個(gè)亟待解決的問(wèn)題就是如何在學(xué)院內(nèi)營(yíng)造崇尚科研的風(fēng)氣，激發(fā)大家的科研熱情。

2002年田永君提出了副教授以上職稱教師每年必須發(fā)表1篇SCI論文的要求，并且計(jì)劃從2004年底開(kāi)始執(zhí)行。有了壓力和目標(biāo)，老師們爭(zhēng)相搞起了科研，加上學(xué)院壓縮了本科生招生數(shù)量，本科生和研究生比例達(dá)到了1∶1，老師們獲得了更多時(shí)間來(lái)做科研，課題組也逐步形成并變得更有戰(zhàn)斗力。因此，材料學(xué)院幾乎每天晚上都是燈火通明，科研風(fēng)氣逐漸形成，學(xué)院面貌日新月異，實(shí)現(xiàn)了從教學(xué)型學(xué)院向研究型學(xué)院的完美轉(zhuǎn)變。

與此同時(shí)，在建設(shè)“五星級(jí)”學(xué)院目標(biāo)的指引下，材料學(xué)院的學(xué)科建設(shè)開(kāi)始大踏步前進(jìn)，幾年一個(gè)臺(tái)階，穩(wěn)步向著五星級(jí)目標(biāo)邁進(jìn)。2000年，材料科學(xué)與工程博士后流動(dòng)站被批準(zhǔn)設(shè)立；2003年，材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)申報(bào)成功；2006年建成了河北省唯一的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2007年材料學(xué)二級(jí)學(xué)科被評(píng)為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科。

由于種種原因，材料學(xué)院在突破院士這個(gè)目標(biāo)上走的路比田永君預(yù)計(jì)的要長(zhǎng)了許多年。2017年，田永君終于成功當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。這不僅是對(duì)他科研實(shí)力的肯定，也是對(duì)他學(xué)術(shù)水平和人格魅力的最高褒獎(jiǎng)。自此，他在15年前許下的宏愿終于變成了現(xiàn)實(shí)。如今，全學(xué)院上下齊力同心，努力奮斗，名副其實(shí)的燕山大學(xué)“五星級(jí)”材料學(xué)院像一列加速前進(jìn)的列車，正向著更高更遠(yuǎn)的目標(biāo)挺近。

“田永君院士和材料科學(xué)與工程學(xué)院所取得的成績(jī)是實(shí)事求是、踏實(shí)肯干、不斷積累的結(jié)果，學(xué)校將全力支持田永君院士開(kāi)展科研工作，支持學(xué)院的平臺(tái)建設(shè)和學(xué)科發(fā)展?！毖嗌酱髮W(xué)校黨委書(shū)記孟衛(wèi)東這樣評(píng)價(jià)道。

挑戰(zhàn)不可能

田永君身上最明顯的特質(zhì)就是喜歡挑戰(zhàn)不可能。建設(shè)“五星級(jí)”材料學(xué)院、成為河北省第一位“長(zhǎng)江學(xué)者”、指導(dǎo)出河北省首篇“百篇優(yōu)秀博士論文”、建成河北省首個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，這些在別人看來(lái)不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，在田永君這里都一一變成了現(xiàn)實(shí)。奇跡的背后，是打破常規(guī)的勇氣和魄力，是開(kāi)創(chuàng)新局面的膽略和眼光，更是常人無(wú)法做到的堅(jiān)持和付出。

現(xiàn)場(chǎng)檢查工作

國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室代表著中國(guó)科學(xué)研究的最高水平，是培養(yǎng)高層次人才的基地和國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流的中心。此前還沒(méi)有地方院校的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室序列的先例。然而，田永君和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)室充滿了信心，也下定決心要打破常規(guī)，做成這件事。

要打破常規(guī)必然要做出不尋常的努力。為了讓名不見(jiàn)經(jīng)傳的燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入科技部主管部門的視野，田永君與他的同伴劉日平教授，一趟一趟奔赴北京，向科技部的主管部門進(jìn)行匯報(bào)?？萍疾肯嚓P(guān)負(fù)責(zé)人驚詫地發(fā)現(xiàn)，一個(gè)地方院校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)水平竟如此之高，當(dāng)即決定對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全面考察?？疾旖Y(jié)果讓他們非常驚訝，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)達(dá)到國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的水平！經(jīng)過(guò)多輪的評(píng)估，終于在2006年，燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正式掛牌成立，成為我國(guó)少數(shù)幾個(gè)以地方政府名義申報(bào)成功的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一。

僅用8年時(shí)間就建成一個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，這不能不說(shuō)是個(gè)奇跡。田永君和他的團(tuán)隊(duì)就是有這樣的神奇力量，讓不可能變成了現(xiàn)實(shí)。

在田永君他們合成出納米孿晶結(jié)構(gòu)立方氮化硼材料之前，天然金剛石一直被認(rèn)為是自然界最硬的材料。在實(shí)驗(yàn)中，需要用天然金剛石壓頭來(lái)測(cè)試樣品的硬度，因?yàn)樘烊唤饎偸脑靸r(jià)很高，一個(gè)進(jìn)口的維氏硬度計(jì)壓頭就要3000多元。在一次樣品測(cè)試中，一個(gè)學(xué)生一個(gè)上午就用壞了兩個(gè)壓頭，六千多塊錢瞬間打了水漂，這讓學(xué)生感到忐忑不安，于是去找田永君請(qǐng)教。田永君敏銳地意識(shí)到，是樣品表面拋光不夠平整造成了單晶金剛石壓頭的損壞，但這個(gè)直徑僅2毫米的圓柱形樣品的硬度也一定很高。他馬上召集課題組成員討論后續(xù)實(shí)驗(yàn)方案，最終在用透射電鏡觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)樣品中全是納米孿晶結(jié)構(gòu)。找到了這一關(guān)鍵的突破點(diǎn)之后，田永君團(tuán)隊(duì)與中外科學(xué)家開(kāi)始合作，采用高溫高壓技術(shù)成功地合成出了硬度超過(guò)人造金剛石單晶的納米孿晶結(jié)構(gòu)立方氮化硼材料。這一原創(chuàng)性成果發(fā)表在 《自然》 雜志上，并且入選了2013年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展和中國(guó)高等學(xué)校十大科技進(jìn)展。

現(xiàn)在，田永君又有了一個(gè)為之努力奮斗的夢(mèng)想——在燕山大學(xué)建一個(gè)高壓科學(xué)研究中心，在超硬材料的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)展深入研究，對(duì)接《中國(guó)制造2025》國(guó)家戰(zhàn)略，為國(guó)家裝備制造業(yè)、開(kāi)采業(yè)、國(guó)防工業(yè)的提升提供技術(shù)支持。

做學(xué)問(wèn)：求知之，更求甚解

對(duì)于年輕人，田永君總是不遺余力地扶持和幫助。不論是自己課題組的還是別人課題組的年輕人，只要在科研上有想法，他都會(huì)盡力給他們提供經(jīng)費(fèi)資助。年輕人找他聊學(xué)術(shù)問(wèn)題，他從不拒絕，總是十分興奮地與他們討論研究方向，尋找突破口，有時(shí)候還會(huì)連續(xù)熬幾個(gè)大夜，親自幫助他們修改申請(qǐng)書(shū)。不光是田永君，組里的其他教授也是一樣。

已經(jīng)在上海高壓科學(xué)中心工作的黃權(quán)，曾經(jīng)是田永君組里的博士生。跟著田永君做科研，黃權(quán)最大的收獲就是學(xué)到了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神和做事態(tài)度。

記得有一次黃權(quán)和組里其他同學(xué)一起測(cè)試一種人工合成樣品的硬度和韌性。按照常理，材料硬度提高會(huì)同時(shí)伴隨著韌性的下降，這是材料的一個(gè)基本規(guī)律。然而這次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻顯示樣品硬度和韌性都提高了，這讓團(tuán)隊(duì)成員們像中了大獎(jiǎng)一樣集體興奮起來(lái)。但是田永君卻很冷靜，給大家潑冷水，他認(rèn)為僅一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能說(shuō)明問(wèn)題，只有經(jīng)過(guò)多次反復(fù)驗(yàn)證的數(shù)據(jù)才是可靠、真實(shí)的。這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度讓大家明白，做研究是為了解決科學(xué)難題，不是為了搶發(fā)論文、搶出成果，只有獲得真正經(jīng)得起檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)才可以發(fā)表。

現(xiàn)在剛?cè)ッ绹?guó)卡內(nèi)基研究院地球物理實(shí)驗(yàn)室做博士后不久的舒予，曾經(jīng)在田永君課題組深造了8年。這8年中，舒予最大的收獲就是學(xué)會(huì)了用嚴(yán)謹(jǐn)、不浮躁的心態(tài)去做科學(xué)研究。在一次試驗(yàn)中，舒予有了一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)指導(dǎo)他實(shí)驗(yàn)的老師覺(jué)得這個(gè)發(fā)現(xiàn)非常有價(jià)值，這讓他產(chǎn)生了驕躁情緒，總覺(jué)得這一發(fā)現(xiàn)一定會(huì)有一個(gè)很好的科研成果。然而，當(dāng)他把實(shí)驗(yàn)結(jié)果報(bào)給田永君時(shí)，田永君很認(rèn)真地提了兩個(gè)問(wèn)題：“你這現(xiàn)象能重復(fù)嗎？這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因你弄明白了嗎？做學(xué)問(wèn)，不能只求結(jié)果，還要對(duì)自己的結(jié)果負(fù)責(zé)任，不但要知之，更要求甚解。”

為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，田永君和課題組幫助舒予聯(lián)系了國(guó)內(nèi)外很多相關(guān)領(lǐng)域的專家，并派他多次到美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行深入研究。這項(xiàng)研究一做就是6年。到博士畢業(yè)時(shí)，舒予終于給出了一個(gè)滿意的答案。舒予說(shuō)：“雖然晚了兩年畢業(yè)，但是正是有了這樣的經(jīng)歷我才學(xué)會(huì)了應(yīng)該用什么樣的心態(tài)去對(duì)待科研。就像田老師堅(jiān)持超硬材料的理論和實(shí)驗(yàn)研究一樣，功夫不負(fù)有心人，只有認(rèn)真對(duì)待，刻苦鉆研才會(huì)取得相應(yīng)的成果。”

《論語(yǔ)》 中有一句話，叫“知者不惑，仁者不憂，勇者不懼?！碧镉谰退膱F(tuán)隊(duì)勇于做世界高壓研究領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，不僅有追求卓越的精神，還肩負(fù)著科學(xué)家的社會(huì)責(zé)任和使命。田永君常說(shuō)，現(xiàn)在大家生活條件好了，應(yīng)該多想想為國(guó)家和社會(huì)做點(diǎn)事情。

興趣能激發(fā)人的靈感和窮追不舍的動(dòng)力。在田永君和他的同事們眼里，科學(xué)研究看似辛苦，但其樂(lè)無(wú)窮，他們?cè)敢鉃榇烁冻?，甚至投入畢生的心血。燕山大學(xué)副校長(zhǎng)趙永生是田永君的同學(xué)，他感嘆：“永君這些年就是在玩命干。”

有了這樣日復(fù)一日的付出，成功到來(lái)的時(shí)候才會(huì)覺(jué)得淡然，即使當(dāng)選了院士，在田永君看來(lái)，也只是科研道路上的一個(gè)新的起點(diǎn)，并不是終結(jié)。超硬材料領(lǐng)域的研究前景廣闊、大有可為。

生逢最好的時(shí)代，追夢(mèng)路上，田永君和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)踏上了新征程。