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環(huán)球信息:河南大學納米材料工程研究中心總工程師張治軍—— 納米量級上探索微觀世界奧秘（講述·弘揚科學家精神）

2022-09-14 09:49:19來源：人民日報  

張治軍（中）在查看實驗設備。河南大學黨委宣傳部供圖

人物名片

張治軍：1958年生，河南濟源人，河南大學教授、博士生導師，河南省“中原學者”，現(xiàn)任河南大學納米材料工程研究中心總工程師。主要從事納米材料的制備化學研究及工業(yè)化技術(shù)開發(fā)，負責建設了河南大學納米材料工程研究中心中試基地，先后主持開發(fā)了高性能納米潤滑油材料、特種功能納米二氧化硅、高效抗菌金屬納米材料等系列納米材料并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。2019年獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。先后被授予全國優(yōu)秀科技工作者和全國模范教師稱號。


(資料圖片)

辦公桌上幾個培養(yǎng)皿里，裝著白色的納米二氧化硅粉體。記者拿起培養(yǎng)皿，輕輕搖動，只見細小的粉體轉(zhuǎn)瞬化作流體，在培養(yǎng)皿內(nèi)壁上流動。“你看，納米材料很有趣，球形二氧化硅經(jīng)過改性，就像流體一樣絲滑，具有特殊的物理化學性能。”張治軍說。

張治軍解釋，納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸（1—100納米）或以它們作為基本單元構(gòu)成的材料。當材料尺寸小到納米量級時，其物理化學性能會發(fā)生重大改變，從而具有廣泛的用途。多年來，張治軍致力于推動納米材料研究的“實驗室技術(shù)工程化、工程化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化”，促進我國納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

率先研究納米潤滑材料，找到可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的方法

1982年，張治軍從河南大學化學系畢業(yè)后留校任教。當時，在國際上還沒有納米材料這一概念。

1988年，張治軍在參加全國光電化學會議時，聽了一個關(guān)于納米材料小尺寸效應的報告。“材料在納米尺寸時會表現(xiàn)出許多奇異特性，一下子就激發(fā)了我的好奇心。”張治軍回憶說。

1992年夏天，張治軍在中國科學院蘭州化學物理研究所結(jié)識了研究潤滑材料的張軍教授。聽說張治軍在研究納米材料，張軍也十分感興趣：“能否把納米材料添加到潤滑油中？”后來，在張軍的引薦下，張治軍考取了蘭州化學物理研究所的博士研究生，研究方向正是納米潤滑材料。

“這對我來說是一個很大的挑戰(zhàn)。”張治軍介紹，因為具有潤滑性能的納米金屬或金屬化合物材料放入潤滑油中，極易團聚成大顆粒并沉淀下來，難以作為潤滑油添加劑使用。張治軍嘗試用化學方法合成納米顆粒，在顆粒由小到大的生長過程中，用油溶性化合物包覆在納米顆粒表面，從而讓這些顆粒在潤滑油中穩(wěn)定分散。納米顆粒大大提高了潤滑油的抗磨性能，并具有磨損自我修復功能。

實驗取得了成效，但在大規(guī)模生產(chǎn)中，卻遇到了瓶頸：無機固體顆粒在水相中與有機化合物很難均勻有效碰撞，無法實現(xiàn)均勻的反應。沒有生產(chǎn)裝置來解決這個問題，怎么辦？

“干脆我們自己研發(fā)反應器”，張治軍決定從制作固—液反應器入手，解決這一難題。經(jīng)過上萬次的現(xiàn)場實驗，張治軍帶領(lǐng)團隊發(fā)明的管線式微梯度乳化反應關(guān)鍵設備，終于實現(xiàn)了納米雜化材料生產(chǎn)過程的微梯度傳質(zhì)傳熱，納米潤滑材料得以穩(wěn)定大規(guī)模生產(chǎn)。多年前在心中深埋的種子，終于開花結(jié)果。

2020年1月，張治軍主持的“高性能節(jié)能抗磨納米潤滑油脂關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化”項目摘得2019年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。“這項技術(shù)解決了行業(yè)發(fā)展中的一個共性問題，并且具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。”張治軍高興地說。

從零開始搭建實驗平臺，逐步形成納米科研成果轉(zhuǎn)化體系

如今的河南大學納米材料工程研究中心中試基地實驗設施完備，設置了三級實驗平臺。初級放大實驗平臺，利用最小的工業(yè)化設備，考察納米材料是否能實現(xiàn)實驗室的工藝過程；中等放大實驗平臺，用于掌握納米材料生產(chǎn)的放大效應，以便為企業(yè)提供批量化產(chǎn)品；工程驗證實驗平臺，可有效規(guī)避企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中的技術(shù)風險，為創(chuàng)新技術(shù)的推廣保駕護航。

“當年剛來的時候這里只是一片玉米地。”張治軍對基地的一草一木、一磚一瓦都充滿了感情。

1998年，張治軍在老師黨鴻辛院士的指導下，決定嘗試推動納米材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。隨后，河南大學選擇在河南省濟源市建設納米材料工程研究中心中試基地，作為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的平臺。時任納米材料工程研究中心主任的張治軍，選拔了一批具有企業(yè)工作經(jīng)歷的教師和研究生，組成建設團隊，赴濟源開始基地建設。

“一切從零開始，從自己動手搭建實驗平臺開始！”沒有辦公場所，張治軍就帶著團隊在附近租用一個廢棄的校園。“搭建初級放大實驗平臺時，我們自己攪拌水泥，打預制板，砌平臺，在教室里搭建出一套雖簡易但單元齊全的50升放大實驗裝置；一邊做實驗，一邊監(jiān)理基地廠房的建設。”

2005年，張治軍又帶領(lǐng)團隊建設了擁有2000升反應設備的中等放大實驗平臺。前幾年，平臺需要小批量的生產(chǎn)能力，張治軍決定建設工程驗證實驗平臺。為了解決資金難題，他把團隊獲得的數(shù)百萬元技術(shù)成果轉(zhuǎn)讓獎金，全部投入其中。

憑著對事業(yè)的執(zhí)著，20多年來，張治軍帶領(lǐng)團隊逐步建成國內(nèi)先進的納米材料集成創(chuàng)新實驗平臺，形成了“從基礎研究到技術(shù)開發(fā)再到產(chǎn)業(yè)化”的科技成果轉(zhuǎn)化體系。目前，中試基地擁有的80多項授權(quán)專利，已有35項實現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化。2019年，河南大學與濟源產(chǎn)城融合示范區(qū)聯(lián)合共建的“濟源納米材料產(chǎn)業(yè)園”在太行山下拔地而起。

傳遞科研精神，引導更多年輕人投身納米材料研究

如今，年逾花甲的張治軍幾乎每天都會到實驗室或中試基地車間。如果是出差回來，無論多晚，他也盡量到中試基地看一看。“多少年都是這么過來的，不來就會覺得少了點什么似的。”他說。項目每遇到難題或進行到關(guān)鍵處，他總是帶領(lǐng)大家一起攻堅克難。團隊成員經(jīng)常會收到他的短信，短信里往往都是他徹夜思考后的新想法。前一陣子，張治軍忙著設計濕法混煉天然橡膠的關(guān)鍵設備，一連兩個月都待在設備加工車間里，不斷地調(diào)試和修改。

采訪當天，初級放大實驗平臺設備運行不暢，張治軍馬上到車間去調(diào)試。他說，反應器的微小結(jié)構(gòu)變化就會導致材料性能發(fā)生很大偏差。最終，張治軍一連調(diào)試了30多遍才確定了最佳參數(shù)。天氣炎熱，走下實驗平臺，他已汗如雨下。

記者問張治軍累不累，他說：“年輕時覺得做實驗是為了完成任務，后來做實驗就成了習慣，習慣慢慢變成熱愛，就不覺得累了。”

雖然常年在中試基地工作，張治軍每年仍堅持回河南大學校本部為本科生講課。“主要是給他們講一講納米材料的發(fā)展前沿和應用前景，傳遞一些科學研究的精神和理念。希望這些投身納米材料研究的年輕人能坐得住冷板凳，終身與科研事業(yè)為伴。”張治軍說。

“探索微觀世界里的奧秘，是樂趣，也是一項崇高的使命，”張治軍說，“讓納米材料創(chuàng)造更多社會價值，我會繼續(xù)努力下去。”

■記者手記

瞄準目標 篤定前行

在河南大學納米材料工程研究中心中試基地實驗樓大廳，深藍色展板上寫著：“板凳甘坐十年冷，不做文章半句空”。這句話也是張治軍教學和科研生涯的寫照。

科學研究并非一蹴而就，要耐得住寂寞。從一片玉米地到如今實驗設備完善的中試基地；從零開始研究納米材料到實驗成果實現(xiàn)轉(zhuǎn)化……20多年來，張治軍在自己選擇的道路上不斷前行，不斷進取，不知疲倦。

在張治軍的辦公室，一直掛著老師黨鴻辛院士的照片，“他們那一代人對科研的執(zhí)著精神，一直激勵著我”。帶著老師的叮囑，張治軍篤定前行。

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