庄清平：自费纳米科研第一人，一个自费研究纳米的木匠

在海南博鳌举行的中国工程院化工、冶金与材料工程学部学术年会上,一名“木匠”发表了论文《原位观测单一纳米粒子链的力学属性及补强作用》。这个“木匠”就是福建农林大学1982届校友庄清平。这是全国顶级学术会议,有幸被会议采用的论文作者,如果不是院士,也具有博士、教授头衔。但是,这个曾经的“木匠”,究竟是怎样走上纳米研究之路的呢?

兴趣:墓棺漆层与纳米有关

1993年,当时的庄清平还是个木匠,“纳米”这个新名词他也是第一次听说。至于之后走上研究纳米的道路,他则是出于对出土漆器和墓棺表面漆层的兴趣,因为他的本行是木器行。

庄清平高中毕业时,由于正值20世纪70年代上山下乡,他在农村当了几年木工学徒。1982年他从福建林学院毕业,随后被分配到泉州木器厂,做起了木工活。1985年,凭着不懈努力,他当上了厂长。

1993年,庄清平有个朋友和台商谈一个项目,说起国际上有不少人在研究“毫微米”(当时对“纳米”的称呼)。当时的台湾依靠半导体(即“微米”)产业赚了很多钱,他们对这个比微米更小的“纳米”十分感兴趣。后来有一次在翻阅科学读物时,他发现国内外众多科学家在研究一个相当深奥却极具市场潜力的课题——“聚合物基/纳米复合材料的增强增韧机理”,这其中就有好些学者在对保存完好的出土漆器和墓棺表面的漆层进行研究。用中国大漆和竹烟(它是一种纳米粒子链状的炭黑材料)混制而成的中国古代漆器和墓棺表面漆层经久耐用,甚至完好无损。

没想到竹烟和纳米有关,庄清平正好是做木器这行的,这让他很感兴趣。他又想到,古代的漆器都已经在使用纳米材料了,现代研制的油漆为什么就不能达到古代的水平呢?

自学:从纳米基础知识起步

一开始,庄清平对纳米一无所知。纳米,只有用高清晰电子显微镜或原子力显微镜等仪器才能看到其真面目,可这仪器所需的资金是他一生不吃不喝也无法筹集到的。

“当时的想法就是,先看看别人的研究成果。”于是庄清平开始学习使用电脑,购买各类有关纳米研究的书籍。

起初,庄清平对有关纳米的专业名词十分陌生,读一篇论文要花很长时间。他除了要明白个中意思,还需要学习专业名词的英语注释。过程虽然枯燥,但在阅读中,庄清平逐渐发现了自己所感兴趣的秘密,对纳米的知识也越来越熟悉。随后,阅读的速度有所加快。

在大量阅读后,庄清平明白纳米技术对应用于提高橡胶、油漆、涂料等的强度有很大的作用。不过为什么纳米技术能提高这些高分子材料的性能,其中的机理到底是什么,却还没有人能够弄清楚。

于是,花了两年多时间,在读完大量关于纳米科研的论文之后,庄清平开始与国外的科学家联系——在阅读国内的论文时,庄清平就学习了专业词语的英文单词。

意外:实验论证引爆微波炉

学习期间,庄清平开始自己设想有关纳米分子链的补强模型,并自筹资金购买材料和简易设备,进行实验,以论证自己的设想。

有一次,为了对试样加热,他把样品放入微波炉,效果很好,但因迅速加热,产生大量可燃气体,引起爆炸,幸亏试样小、威力小,没有伤及人身,但微波炉却变形了,厨房也被熏黑。

不过,由于庄清平所能购置的设备无法满足实验的要求,而国内的科研单位的实验室也不对外开放,他找不到科研机构来做实验,以观察其现象是否能够论证自己所设想的模型。庄清平开始尝试走与国外科学家合作的路子。他通过书信、EMAIL与国外的科学家交流,将自己所提出的模型告诉他们,由他们所在的科研机构进行试验。当这些科研机构将试验观察到的现象写成论文发表时,庄清平就根据论文来完善自己设想的那个模型。

以这样的合作方式,庄清平获得了数项研究成果,受邀参加国家微米/纳米技术学术年会,在会上宣读自己的论文,并发表在国家级的科研核心刊物上。这些学术年会的参加者、科研核心刊物的作者大多有国家的专项科研资金支持,而庄清平完全以一己之力投入。(www.xing528.com)

著名化学工程学家、中国颗粒学会名誉会长、中国科学院院士郭慕孙,称他是“自费从事纳米科技研究第一人”。

感谢:爱人成为家庭顶梁柱

从1999年开始研究纳米,庄清平坚持了整整6年时间。这6年来,他没有出去工作,将所有心思都放在纳米研究上。

“其实科技和生活是紧密联系的,只要多琢磨,你就会知道那些科学知识。”庄清平说,“最简单的例子就是牛顿从苹果落地发现了‘万有引力’,生活中的很多现象如果没有留心,就会从眼前溜过去了。我们必须用心地想,捕捉每一个现象,联想相关的现象。”

“其实这些年也不是没有动摇过,”庄清平说,自己专注纳米研究,家里的经济都是依靠爱人支撑,“我都没有承担起养家糊口的责任。朋友开公司请我去做管理,有车,薪水也高。但想想如果停顿下来,没有研究,很快就会被别人甩到后面去了。”庄清平舍不得放弃这项研究,他认为这个世界每天都在变化,别人进步了,比你早一步发现某个机理,那自己的水平就落后了。这些年的研究也就白费了。

“我现在做的是纳米应用的基础理论研究,要将理论从实验室到产业化,还需要通过中型实验得到数据,才能应用实现。”庄清平感到遗憾的,就是没有办法使研究成果产业化,发挥科研价值。他说,由于是自费研究,购买材料、参加学术年会等费用都得自己掏腰包。如今他已花了一二十万元,“但这项研究是个无底洞”。庄清平也在犯愁,这个研究还能坚持多久。庄清平着迷于纳米,有点孤独,几乎用尽个人的全部收入。周边的人无法理解,他只能自嘲:“这是一条不务正业的人生怪路——业余科研。”

成就:梅花香自苦寒来

2003年,他在全国性纳米会议上宣读论文,首次把国际上著名科学家S．K．Friedlander发现的“纳米粒子链都具有类似高分子链的弹性力学属性”介绍到国内。这一重大发现为纳米粉体补强高聚物的抗拉强度和弹性模量的提高及纳米陶瓷的超塑性找到了最直接依据。

当他从中国科技会堂讲坛走下时,有人以为他是“海归”学者,重点大学临近毕业的学生渴望到其单位工作,有位台商还想挖他到上海浦东外企工作,更多的人要复制他讲演用的幻灯片电子文档……

他先后在全国性的纳米学术会议、复合材料学术会议等权威会议论文集上发表了《聚合物纳米复合材料增强增韧机理的新发现》等10多篇论文,受到专家的广泛关注。在“2005中国微米/纳米技术第七届学术年会”上,他又提交了《炭黑纳米粒子链的力学属性及纳观断裂》论文,在纳米范畴探讨纳米粉体的补强机理。值得一提的是,近几年来,他的论文被美国工程索引数据库、美国化学文摘数据库、英国科学文摘、俄罗斯文摘杂志、英国《橡胶和塑料文摘》和英国高分子图书馆,及我国的中国期刊全文数据库、中文科技期刊数据库等收录。

目前,纳米技术应用于某些传统产业,已形成了相当的市场规模。庄清平说,作为正在加快海峡西岸建设的福建人,应当思考“如何将纳米科技与传统产业有机结合”,以提升海峡西岸经济区的传统产业竞争力。

纳米:微毫见证卓越

纳米并不是一种物质,它与米、厘米、毫米一样,是尺寸大小的度量单位。纳米有多长?庄清平曾这样解释:“我们把度量单位按大小排列如下:米→分米→厘米→毫米→微米→纳米,打个比方,如果一个人是1纳米,那么10亿个人排在一起才相当于一米。”

纳米度量不了庄清平的努力痕迹,但是纳米见证了庄清平的汗水。纳米,让一个“木匠”为之苦苦奋斗,而“木匠”庄清平在他的纳米之路上继续前行。

本文部分摘自《东南早报》(2005-12-19)。