国家技术发明奖一等奖黄伯云院士科研之路

　　2005年3月28日上午，庄严的人民大会堂。

　　在2004年度国家三大科技奖颁奖大会上，中国工程院院士、中南大学校长黄伯云从国家主席胡锦涛手中接过国家技术发明奖一等奖的红灿灿的证书，结束了该奖项连续6年空缺的历史。

　　黄伯云院士和远在长沙的由60多名成员组成的课题组铸就今日辉煌的课题名称是“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”。这一课题的完成花费了他们整整20年7000多个日日夜夜。这一课题的成功使我国成为继英、法、美之后第四个拥有生产“高性能炭/炭航空制动材料”能力的国家，标志着我国在这一领域跨进了世界前沿。

　　众所周知，飞机的起降和滑行离不开刹车副。目前，国际上使用的航空刹车副有“金属盘”和“炭/炭盘”两种。后者具有重量轻、性能好、耐高温、寿命长等特点，其使用寿命是传统金属材料的4倍，重量却是金属材料的1/4，被许多人称为“黑色的金子”。它可用作固体

　　尖端科技，凝聚20年心血

　　1988年，从美国

　　为了在研究工作中少走弯路，黄伯云曾想到国外学习借鉴。一次，黄伯云到国外具有相关技术的公司参观时，接待人员对他说：“很抱歉，你们不能参观我们的生产车间。但如果购买我们的技术，就可以至少缩短20年的研究时间。”黄伯云虽然听了心里不舒服，但为了加快研究进程，还是花钱买了一个产品回来。可当课题组对这个产品进行研究时，才发现这是一个废品。

　　外国专家的轻视和愚弄在课题组成员的心中激起了强烈的波澜。黄伯云从心里迸发出一个誓言：“中国人不仅应当自行研制开发出这种产品，而且在技术性能上要超过他们！只有超越才有出路！”就这样，经过几年的努力，黄伯云领导的课题组在1996年完成了一系列实验室基础性研究，掌握了“炭/炭复合材料”的一些基本制造技术。1998年，“炭盘飞机刹车副”被列为国家重点项目，并投资1.5亿元开始工业性试验。然而，从实验室到工业试验不是一个容易跨越的台阶。

　　1998年上半年，课题组设计了一套生产“炭/炭制动材料”的设备，但是费了一番苦心,这套设备生产出的产品却永远达不到实际的要求，几经改造都遭遇了失败。

　　问题出在哪里？所有困惑的目光都集中到了领头人黄伯云的身上。面对挫折，重新再来，黄伯云调兵遣将，将中南工业大学六大相关学科的60多名专家分成6个小组,开始打“阵地战”。经过一年多的努力，6个小组分别完成任务，一些关键性技术获得了新的突破；新的样品经过小型台架试验，许多参数都优于国外产品。黄伯云和课题组的人员极为振奋,谁料,在下一步的工业试验中，他们却迎来了一个更大的打击……

　　有人把“炭／炭复合材料”的制备过程形象地形容为“水泥加注”。第一个炭是指炭纤维，第二个炭是指炭基体。首先要经过十多道工艺，像织毛衣一样将炭纤维“编织”成毛坯，毛坯有十几层甚至几十层，每一层都有上亿根炭纤维。把毛坯放在特制的炉子里，在高温条件下向里面通气，气体分子分解后就会去填充纤维中间的孔。“就好比纤维是钢筋，气体分解沉淀下来的碳原子是水泥，用碳原子填满炭纤维的骨架，这一填就是6个月。”黄伯云形象地解释着他们的工作。

　　炉子里的这些反应过程，“驾驭很难，难就难在它是一个分子过程，看不见，摸不着，但是又必须对这些看不见的反应过程进行准确的把握。通过控制温度、压力、流量等，用一系列的手段来控制和驾驭原子。我们之所以成功，就是因为有了驾驭能力，能让数以亿万计的原子排队。”黄伯云说。

　　2000年9月，黄伯云选择了最好的样品，信心百倍地第二次前往桂林进行惯性台试验(模拟飞机刹车试验)，并且邀请了民航总局的官员到现场监控。样品分别在军用、民用飞机上进行最关键的试验，但结果仍然以失败告终。

　　国家投资的上亿元几乎“输”光了，招数也用完了，当时的痛苦只有黄伯云这样亲身经历了十多年研究过程的人才能体味。这时候，他们不断听到一些流言蜚语，整个队伍遭受巨大打击，一部分人意志动摇，整个团队到了崩溃的边缘。黄伯云白天食不甘味，晚上服安眠药也睡不着觉，人变得憔悴了。但作为项目的领头人，黄伯云不能退缩。在一次会议上，他站起来对大家说：“同志们，我们都是多年的同事，大家在工作中结下了深厚的感情。大家都知道，科学研究不可能没有挫折与失败，我们决不能向困难低头。我们现在是破釜沉舟，只能成功，不能退缩，因为这个项目关系到国家航天航空战略安全，意义格外重大。我干定了这个项目，就是将自己这条老命搭进去也要干成！”

　　“主帅”的一番肺腑之言，就像战场上的号角，让课题组人员再次受到了鼓舞。于是大家又斗志昂扬地回到了实验室，继续查找失败的原因并进行理论和技术上的研究——他们在理论上又发现了原子有序排列的微气流控制和制动过程摩擦膜的形成机理，并在国际上首创了逆向流差热梯度式碳原子沉积技术。

　　课题组成员咬紧牙关，查阅了大量与炭/炭复合制动材料密切相关的文献。当时，世界各国制造“炭/炭复合材料”都是采用均温式炉，而“炭/炭复合材料”的工业生产实验炉，究竟是采用均温式炉，还是热梯度式炉好？均温式炉设备简单，沉积速度慢，已经明显落后，但它是一项成熟的技术。热梯度炉当时还不能用于生产航空制动材料，但它容易应用于工业生产,不过采用它存在巨大风险。经过反复的权衡，黄伯云觉得作为一个科技工作者应该以国家利益为重，抛开个人得失，敢于为祖国的强大进行技术创新！他说：“发现人家的技术并不是最先进的，还要跟着人家后面走，即使成功了，也只会永远落后。为了国家，我们要敢于技术创新，敢于冒险，即使失败也在所不惜。”

　　2002年末，他们把样品第三次搬到了惯性试验台。大家屏住呼吸紧紧盯着计算机屏幕，屏幕上终于显示出了一条良好的曲线，黄伯云和大家同时欢呼起来：“我们完成任务了！”

　　2003年1月20日，黄伯云与课题组人员带着他们的炭盘刹车片去海南机场进行试飞试验。当天的海口春光明媚，飞机场内有数十人观看，消防车一字排开，飞机上除了驾驶员还坐着课题组成员。试飞一举成功，中国飞机依赖进口刹车片才能“落地”的历史，从此被改写了。幸福的泪水就像太阳雨，洒在黄伯云与科研组每一个成员的脸上。

　　较之美、英、法同类产品，黄伯云他们研制生产的炭/炭刹车片具有不少优势：抗弯强度、抗压强度、剪切强度等力学性能均提高30%，耐磨性提高10%以上；材料高能摩擦性能显著提高，摩擦系数明显可控，实现了对刹车材料性能的调整；全面调节和改善了材料的整体性能，使之能在3000℃的高温环境中使用；由于发明了抗氧化涂层专利配方及特种涂层技术，经100次试验表面涂层只有少量剥落(进口原件一般经20次试验后涂层就严重剥落)。

　　这一消息传到国外，许多大公司纷纷派员到中南大学考察，洽谈合作事宜。外国科学家由衷地对黄伯云说：“以前，你们曾派人来我们这里学习，但今天，我们不仅要向你们取经，而且还要和你们签订合同，使用你们的产品。你们真了不起！”

　　目前，由黄伯云主持的“博云新材料公司”生产的“炭/炭刹车副”装机使用后，经一年半时间的跟踪统计，中南大 学炭/炭刹车副的寿命比国外同类产品寿命更长；使用中南大学的炭/炭刹车副,飞机只需滑行75米就能刹住,而国外的则需滑行100多米。并且，他们的产品与国外同类产品相比，综合成本降低了20%。

　　从1988年到2003年，整整15年，黄伯云带领自己的团队为祖国的航空航天事业写出了历史性的一笔。

　　敢为人先，科研硕果一串串

　　其实，黄伯云的科研才华早在出国前就已初显峥嵘。上世纪70年代初，他选择稀土磁性材料作为研究方向，在1976年就研制出了稀土—钴磁性材料，并很快实现了技术转让。这项研究成果在我国发射的第一颗同步卫星上得到了成功应用，他和专题组的同志们也因此受到了中共中央、国务院、中央军委的表彰和全国科学大会的奖励。

　　“科学研究要放在国家的层面上，解决国家的大问题，解决民族的大问题。”这是黄伯云确定科研方向、选择科研课题的思想与行为准则。

　　黄伯云带领的科研小组每年要承担几十项国家有色金属材料重点科研与试制项目，并且大部分是国家急需的项目，攻关难度很大。在科研经费有限和科研设备落后的情况下，黄伯云组织中青年学术骨干日夜奋战，硬是“啃”下了一个又一个“硬骨头”，在金属间化合物、粉末冶金注射成型及先进航空航天制动材料等多个领域取得了创新成果。

　　钛铝基合金是一种非常有发展前途的航空航天用轻质耐高温结构材料，这种材料的应用能大大减轻人造卫星、航天飞行器等的体重。但是，钛铝基合金的室温脆性和难加工性一直是全世界科学家想解决的难题，我国把这一难题的攻关列入了“863”计划。黄伯云创造性地提出了“钛铝基合金快速变形细化晶粒”新技术，使该材料的室温拉伸延性提高了5%，达到了当时国内外所报道的最高水平。

　　粉末冶金注射成形技术是当今世界新材料领域的前沿课题。由黄伯云主持的该项研究，经过多年的努力取得了重大突破，现已建立起一条具有世界一流水平的高技术产品试验线，产品已广泛应用在电子、通讯、机械、国防等行业。

　　跋涉在科研和教育的道路上，黄伯云没有休息日的概念，周末和各种节假日他几乎都在办公室和实验室度过。负责项目实验室性能检测和质量把关的骨干徐慧娟说，她晚上接到电话，准是黄校长打过来询问项目的。在他饱受炭/炭复合材料研究失败打击的时候，有人劝他说，你已经是卓有成就的工程院院士了，何苦还要这样去碰？他总是委婉地向人表示：我图的不是虚名，而是干出一点实事。黄伯云从事科研的献身精神、严谨态度、勇于创新的胆识，都堪称科研工作者的楷模，他的言行尤其感动着身边的每一个人。

　　1989年初夏，黄伯云的肠胃病不断加重，好不容易挤出一天的时间到医院看病。医师上午给他做了手术并进行肠内小肿瘤切片检查，他下午就赶回学校与几位英国专家就进口一台检测仪进行谈判。这一谈就是一个下午。突然，他觉得腹部胀痛，便匆匆离开会议室，来到

　　海外8年磨剑，回国义无反顾

　　在1978年那个“科学的春天”里，在中南矿冶学院(中南大学前身)从事科研和教学工作的青年黄伯云，以总分第一名的成绩在全校数百人竞考留学研究生的考试中脱颖而出，经过一年多的培训后，于1980年被公派至美国。

　　黄伯云在美国衣阿华州立大学学习时异常刻苦，成绩一直名列前茅。黄伯云说，他最初的学费是由国家出的,但一个学期以后他就获得了奖学金。

　　抵美不久，导师交给黄伯云一项几位研究生做了多年而未解决的难题。为了尽快取得满意的实验结果，他几乎每天工作到深夜。1980年的圣诞之夜，同事们都过节去了，黄伯云仍在实验室忙碌。午夜过后，系主任威尔德教授因急事来到实验室。看到圣诞之夜黄伯云还在紧张工作时，他被这个中国人的勤奋精神打动了，这之后他为黄伯云的研究工作提供了许多方便。两个月后，黄伯云终于找到了解决问题的关键。导师看到实验结果后十分惊喜，称“这是一个重大进展”，不久便提出让黄伯云读他的博士研究生，并亲笔写信给中国教育部：“黄先生有出色的研究才能，衣阿华州立大学愿为他提供攻读博士学位的全部奖学金。”我国教育部很快给予了肯定的答复，黄伯云得以提前攻读博士学位。

　　1986年，黄伯云以优异成绩获得博士学位，随后进入美国田纳西大学从事博士后研究工作。在美国的8年，振兴祖国科技事业的强烈愿望激励他克服重重困难，先后完成了硕士、博士、博士后训练，在美国田纳西大学工作期间，他发表了许多有重大影响的学术论文。由于这些出色的研究成果，他被授予荣誉奖，受到美国、法国、日本等国科学家的高度评价。美国有序合金权威，历届国际有序合金主席C.T.Liu写信称：“黄先生为钛铝合金的脆性机理的研究做出了杰出贡献。”但是，让他内心感到不愉快的是，在发表这些论文时他的名字前面只能署上“美国”，而不能署上“中国”！这是一件多么尴尬和痛苦的事情。

　　博士后毕业前夕，当他告诉美国校方他准备辞去工作时，身边的人还以为他是要去美国其他的大公司。后来知道他要回国时，他们感到很奇怪，再三挽留他留在美国，劝告他不要一时冲动，要三思而行。当时，好几所大学要聘他去做教授，最低年薪也有4万多美元(相当于20多万人民币)，而国内年工资却不足2000元，相差近百倍。他的妻子当时也在美国进修，小女儿在美国读小学，早已经习惯了美国的生活。几家大公司的聘金更是诱人，并许诺为他全家办理绿卡。从个人事业发展和利益考虑，黄伯云留在国外是理所当然的选择。但黄伯云对劝他留下的朋友和女儿说：我是公派留学生，是带着振兴祖国科学事业的愿望求学国外的，怎么可以只顾个人利益呢？我得回家乡去为国家做些实在的事情。

　　1988年9月3日，新华社电讯：黄伯云留美8年成就显著，博士后回国创业。消息虽短，影响却不寻常，因为黄伯云是我国改革开放后第一个在美国完成硕士、博士、博士后学习的留学归国人员。

　　黄伯云出生在一个农民家庭，从小他在一篇篇《我的理想》的作文中，总是“立志做一名科学家”。他的父亲是个恪守中国传统道德的朴实农民，又是大队党支部书记，看着这个小儿子又爱读书又有志气，便鼓励他说：“自古好儿男都讲尽忠尽孝，讲知廉知耻。要尽忠，就要刻苦磨砺，学到真本领，成为国家栋梁；要尽孝，就要知道该做什么，不该做什么，为父母脸上增光。” 家训和做科学家的理想深深地刻在他的内心，这也是促成他回国的动因。

　　回国的科研和生活环境与美国相比可谓天地之别。在国外，他有两辆小车，而回国后他只有两辆自行车，没有户口本和购粮证，买粮买菜只能跑黑市；在国外，科研条件相当完善，回国后实验室设备短缺，他只能用电炉子代替国外先进的高温炉；做大型实验得到外地去，仪表坏了也要背到北京、上海等地去维修。实验室装不起空调，夏天暑热加电炉温度，室内温度升至45。C，他们只好买一台餐馆厨房用的大叶片风扇降温，汗流浃背地干。即使是这样尽力节俭开支，他却还要为筹集科研经费而四处奔波。

　　教、研、产相结合，

　　探索高教新路子

　　1988年，从美国学成归来的黄伯云对国内的科研环境感到震惊：科研成果开完鉴定会后就意味着将被束之高阁，搞科研的目的主要是为了发表论文、评职称，鲜有成果能真正走向市场，转化为生产力。“更重要的是，当时大家对这种怪现状都见怪不怪。”黄伯云说。

　　目睹大量的科研成果因时过境迁而被浪费，黄伯云一方面率先尝试将科研成果产业化，同时也向学校力举如何建立一种保障科研成果及时转化为生产力的机制。黄伯云坚信：科研不只是写几篇好论文，也不只是在实验室做出成功的实验，重要的是要把科技成果转化为生产力，创造经济和社会价值，造福人民，这才是完整意义上的科学家。

　　在担任粉末冶金研究所所长时，黄伯云就提出了内部循环和外部循环两个良性循环的思路。内部良性循环就是努力抓好研究所内的高技术基础研究和高技术中试开发，用开发的收入支持基础研究；外部良性循环就是加强科研与企业的联系，促进科研成果转化为生产力，形成产业，产生规模经济效益。担任校领导后，他在全校全面推行两个良性循环的科学发展思路，采取办学科性公司、与企业联合等多条措施，促进科研成果的转化。

　　2000年3月，为激发科技人员的创新精神，保障科研成果及时转化为生产力，减少科研成果被浪费现象，中南大学出台了《关于落实国家的高新技术成果作价入股政策的实施办法》，其核心是两个70%：技术类无形资产入股时所获股份的70%给予对无形资产形成起直接作用的科研人员；结余的科研经费入股科技型公司时，课题组成员持股70%。“两个70%”的政策在学校引起了震动。有人说：“科研人员拿着国家的工资，利用国家的科研仪器，凭什么获70%的收益？这不是让国有资产流失吗？”　　

　　黄伯云却不这样认为：“科研成果是人做的，如果人的积极性无法调动，国家设备就会空置，人员也会闲置，科研成果也会被白白浪费，这才是最大的国有资产流失。”他还形象地提出“椅子理论”：一把椅子，放在那里，它只是一把椅子，年月一久，就陈旧了，不可能增加一点价值。如果把这把椅子作价上市，它就成了资产，不仅能保值，而且还会升值。　　

　　虽然有人反对，有人观望，但“两个70%”的政策对科研人员的激励作用却是无可置疑的——只要找到合作伙伴一起创业，以前书屋中皓首穷经的学者，转眼就可以成为百万甚至千万富翁！“两个70%”解放了科技人员的手脚，一批院士率先行动，“由于冲破了传统观念和旧有管理体制的束缚，学校蕴藏的巨大的智力和技术资源被快速激活。”黄伯云说，“科研成果就像流水线生产产品一样源源不断地转化为产业，发展起来的产业又为科研注入更多鲜活的血液，由此形成良性循环。”　　

　　过去5年中，中南大学累计获得25项“国家科技三大奖(自然、发明、进步)”，入选“中国高校十大科技进展”的项目数在全国高校中排名第三，学校国家重点学科由原来的7个发展到了现在的17个。　　

　　如今，“3个最大流失”的理念在中南大学深入人心：科技人员无研究开发积极性和创造力是学校人力资源的最大流失；科技成果不能有效转化是学校国有无形资产的最大流失；科研实验设备不能充分利用是学校国有有形资产的最大流失。

　　在黄伯云等人的极力主张下，学校出台了激励科研成果转化的措施。昔日的争论如今早已烟消云散，科研气象一派全新。由他领导的粉末冶金研究所经济效益和科研实力一年上一个新台阶，成果逐年增多。该所1990年全年的科技收入只有399万元，1991年增加到590多万元，1992年增加至800多万元，1993年增加到1080万元，今年可达到1亿元。现在，该所已同时拥有国家工程研究中心(其总投资约4000多万元人民币)和国家重点实验室(其总投资约为1000多万元人民币)，是国家首批批准的100家具有高技术产品进出口权的单位之一，并且也是国家有色金属粉末冶金产品质检中心，拥有先进完整的现代化检测系统。该所的国际信誉不断提高，国际合作交流也不断扩大；同时不断加强粉末冶金博士后科研流动站的建设，目前已出站博士后10人，在站进行研究工作的博士后有14人，并为国家培养了大量的高技术专业人才。2003年12月，课题组成立的公司获得了民航总局颁发的炭/炭刹车副制造人许可证，年产1500多盘，包括其他刹车材料在内年总产值达8000万元。在湖南省委省政府的关怀下，占地150亩的飞机刹车副零部件制造基地于今年8月底落户长沙麓谷，建成后每年将有5亿元的产值。

　　目前，中南大学已建立学科性公司59个，吸纳社会资金4亿多元。黄伯云本人就身兼四大学科性公司的董事长。中南大学科研成果的转化有力地支持了国家的经济建设和国防建设，赢得了巨大的经济效益和社会效益，同时也对学校的科研水平产生了极大的推动作用。在如今科研成果转化率极低的大背景下，中南大学的学科性公司生龙活虎，一派春天气象。

　　现在的中南大学是在2000年由以前的中南工业大学、湖南医科大学和长沙铁道学院合并而成的。以前的中南工大地质、采矿、选矿、冶金、材料等学科在国内外颇有名气；湖南医科大学的前身是湘雅医学院，是我国创办最早的西医高等学校之一，享有“北协和、南湘雅”的美誉；长沙铁道学院在桥梁隧道、道路铁道工程等方面亦有较强的实力。黄伯云意识到现代高科技的发展越来越体现为多学科的大融合，而中南大学的建立正是一次难得的契机。只有将三校的相关学科进行交叉融合，打造新的优势，才能产生科研和教学上的“聚合效应”。

　　矿物生物提取技术虽然是原中南工业大学的优势项目，但苦于生物技术的局限，近些年一直无法形成重大突破。合校之后，学校通过学术讲座、合作课题、交换博士生等方式，将原湖南医科大学在生物学基础方面的研究运用到矿物生物提取技术中，迅速取得了技术上的进步。目前，该学科已经成功筛选和改良了7个浸矿菌种，并在广东大宝山铜业公司建成了千吨级的细菌堆浸技术半工业性试验堆，被国家计委列为“高新技术改造传统产业”系统工程。学校还被批准建立了“湖南省矿物生物工程研究中心”。

　　原中南工大的地球控测与信息技术属传统学科，主要研究矿产探测技术与手段，中南大学成立后，该学科的研究视角转向了生命科学，主动与基础医学和临床医学学科融合，研究领域为生物信息物理，不仅已招收博士生，而且在基础医学一级学科下设置了生物信息物理学二级学科，还承担了国家“863”计划、美国国家卫生研究课题等多项科研项目。

　　重点学科评选仅仅是学科建设的一个方面。2002年，中南大学在学科融合的基础上开始设立二级学院，将重点学科按层次归属各学院，学科发展成为学院工作的核心和纽带，并同时建立了国家、省、校三级学科体系，涵盖学科89个。在“十五”“211”、“985”工程建设中，又将17个重点学科有机融合，最后确定了12个重点学科，按项目分成3大层次。按项目分层次的学科建设思路，使学校的学科建设布局和奋斗目标变得十分清晰。如今的中南大学已经探索出了一条教、科、产有机融合的办学路子，走上了良性发展的轨道。学校正以蓬勃向上的气势攀向更高的高峰。黄伯云不仅搞出了一系列为世界瞩目的成果，也培养出了一批有能力、勇于献身于科研事业的团队，在出科研成果方面显示出了强劲的合力效应。在前不久举行的“迅速崛起的中南大学”的主题宣传活动中，作为校长的黄伯云慷慨陈词：“我们要把中南大学打造成为国内一流、国际知名的大学，我们做就要做最好的。只有第一，没有第二，虽然这种说法在客观上并不成立，但作为一种精神，是我们所应该拥有的。”

　　大学府必须有大师，大师乃立校之本；大学术者，建校之基。如今的中南大学正在黄伯云等一批大师的领导下，朝着中国乃至世界级名校的目标攀登。

　　2005年11月9日，中南大学又有两项新的基础研究项目——“973”项目正式启动，其中包括轻质高强的高性能炭/炭复合材料重大基础研究，这是一个站在世界最前沿，对航天、航空、国防工业和国民经济建设意义深远的课题，也标志着黄伯云领导的新材料研究又开始挺进新的科学高峰……

　　黄伯云，男，汉族，1945年11月出生，湖南省南县人，中共党员。1969年毕业于中南矿冶学院特种冶金系，1980至1986年在美国衣阿华州立大学获硕士、博士学位，随后进入美国田纳西大学和橡树岭国家实验室从事博士后研究工作，1988年回国。1997年7月出任中南工业大学校长，2001年12月任中南大学校长。1999年11月当选为中国工程院院士。黄伯云长期从事粉末冶金材料科学与工程研究，在航空制动材料、高温金属间化合物和特种功能材料研究与应用方面开展了许多创造性的工作，为飞机刹车材料的国产化、国家飞机刹车材料重点工程和创立国内一流、国际上有重要影响的粉末冶金高技术辐射基地和人才培养基地做出了突出贡献。获国家级奖4项，省部级二等以上奖9项，80余篇论文被SCI和EI收录，被授予国家有突出贡献中青年专家称号。现任的主要学术职务有：国家863高技术新材料领域专家委员会主任、粉末冶金国家重点实验室主任、粉末冶金国家工程中心主任、《中国有色金属学报》和《中南大学学报》主编等。

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