杜善义:倾心复合材料 执着航天减负 2008-09-23

本报驻黑龙江记者 王欣欣 白文波 杨同玉

 欲上九天揽月,必要「身轻如燕」。在国际上有个共识,航天飞行器结构每减轻1公斤重量就能节省1万美元,而以轻质、高强着称的复合材料就担负起了为航空航天「减负」的使命。哈尔滨工业大学的杜善义院士长期致力于复合材料研究,为我国复合材料的研发和应用发挥了重要的引领和推动作用。如今,年近古稀的杜院士,与他的「复合型」团队依然战斗在科研一线,在复合材料的世界执着探索着。

 复合材料是由两种或两种以上材料所组成的新材料,可以克服单一材料的缺点,充分发挥组分材料的优点,在性能和功能上远远超出单质组分材料。然而这个道理在20多年前的中国,并没得到认可。当时正在美国学习的杜善义注意到,该国材料与力学家正致力于复合材料的研发,他开始学习并主动参与复合材料研究,复合材料的优越性能和广阔的发展前景令他怦然心动。1982年,杜善义回国,当时中国航空航天事业正处在蓬勃发展的时期,但也面临着新材料攻关和更新换代的问题, 「减轻结构重量,增加有效载荷」是航空航天飞行器的核心问题,于是先进复合材料的研发与应用已迫在眉睫。这使杜善义有了用武之地,并在此成就了一番事业,为中国航空航天事业做出了重要贡献。

敢为人先使用新材料

 如今,凭借重量轻、强度高、性能稳定、可设计性强等特点,复合材料已成为航空航天的首选材料之一。当前,中国的卫星上复合材料使用率已达到80%以上,其它航空航天器的关键部位都需要使用复合材料。20多年来,杜善义院士长期致力于力学和复合材料的教学与科研工作,提出力学与材料交叉融合,强调用力学的新理论与新方法解决复合材料研制和应用中的问题;针对航空航天需求,他提出材料、设计、分析、评价一体化,材料、结构一体化和结构、功能一体化思想,并强调材料与结构的轻质、防热、功能化与智能化。他在先进复合材料结构设计、复合材料力学、细观力学与断裂力学、智能材料系统与结构等方面开展了系统的研究工作,解决了多项理论和应用技术的关键问题,尤其在先进复合材料与热防护材料的理论与应用中做出贡献。

水平过硬承载重要任务

 杜善义组建并带领的团队是中国最早的先进复合材料研究团体之一。他刚回国时,工作条件很艰苦,在一间地下室从事科研,一年只有5,000元科研经费,而如今,哈尔滨工业大学复合材料研究所已发展成为拥有40余位优秀年轻人才的精英队伍,一年的科研经费已经达到了上千万元,科研水平逐年提高,得到广泛认可。

 面临国家重大工程和民用领域对复合材料需求的不断扩大,杜善义院士和他的团队正致力于此方面研究:一是先进复合材料在大飞机的应用;二是推广复合材料在国民经济中的应用。杜善义认为,中国当前还不能称为航空大国,关键问题是大飞机制造的落后。当前,国际上已经把是否用复合材料、用多少复合材料作为评价飞机是否先进的标准。中国在此起步比较晚,当前正处于加速追赶时期。复合材料在民用范围发展空间很大。杜善义院士就是在不断地迎接新挑战的过程中,创造着自我。

慈母「讨饭」供读书 师从权威显天资

少年壮志 1938年,杜善义出生在一个没落的地主家庭。因为祖父母是小知识分子,重视教育,虽然家境日渐贫寒,杜善义仍能坚持读书识字,并从小学到高中都名列前茅。高中毕业前夕杜善义经历了他人生的第一个转折点。当时因为家里的经济问题,他面临着能否继续升读高中的窘境。这时,杜善义的母亲替他下了决心,她毫不犹豫地对儿子说:「就算我讨饭吃,也要供你把大学念完!」母亲的坚定和老师的劝说最终使杜善义选择了大学。

导师请吃中国大餐

  1964年,杜善义从中国科技大学毕业后,来到哈尔滨工业大学任教,当时正赶上「文化大革命」。在很多人随波逐流时,杜善义不曾放弃学习和科研,「文革」后他从中国第一批出国访问人员外语考试中脱颖而出。

 杜善义的导师李波维兹是当时的国际断裂力学权威,到美国后,导师要求他看一个月的资料,因为出国前他已看了许多文献,结果他只用一个星期就看完了。于是,导师给了他一个课题,杜善义只用了一个月,就完成了,而导师手下另一位印度学者做了一年多还没完成这一课题。这让导师既吃惊又高兴。导师请杜善义和课题组其他成员到华盛顿最好的中国饭店吃饭,对于导师的弟子和同事而言,这是前所未有的礼遇。

聆听大师教诲 谨记「三严」教诲

     校园生活 由中国科学院于1958年9月创建的中国科技大学,是主要针对尖端科学技术的一所大学。虽然,它的招生规模当时在国内是重点大学中较少的,但那里却聚集着相当数量的全国顶尖的学者和科学家,这其中就有少年杜善义非常敬仰的钱学森。

 当时钱学森任中国科技大学力学系主任,所以杜善义决定把报考中国科技大学近代力学系作为自己的第一志愿。在那里,他果然有了很多亲耳聆听郭沫若、钱学森、钱三强、华罗庚等各个领域最杰出科学家教诲的机会。钱学森的《星际航行概论》等课程,给他留下了深刻的印象,也为他以后投身于祖国的航天事业打下了坚实的基础,至今他的耳边还会常常响起钱学森说的「对待科学必须严格、严肃和严谨」的教诲。

 他表示「大学期间我学会了如何获取知识,学会了科学的方法、科学的作风、科学的道德、科学的精神,这些都对我以后的发展生成了深远影响。」。

 对待科学必须严格、严肃和严谨,同时还要有辩证唯物的科学方法。这是恩师钱学森的治学精神,杜善义院士将这种科学精神和科学知识一同继承下来。

甘为人梯「杜先生」「杂交」培养复合人才

    教书育人 1987年,在杜善义的倡导下,哈尔滨工业大学成立了中国首家航天学院,从而奠定了哈工大的航天特色,而其成长更是凝聚了首任院长杜善义太多的心血,在他门下的许多学生都成了各个学科的精英,其中获中国青年科技奖2人、「长江学者」4人,国家杰出青年基金获得者3人。大家都尊称他为「杜先生」。淡泊名利,甘为学生「人梯」的杜善义得到所有学生的爱戴。

主张不分专业学科交叉

  作为科技专家,杜善义提出把力学和新材料研究进行交叉和融合,他把这种多学科知识融合进行科研的方法称为「杂交」,并把这套理论推广到了教育理念上去。

 「我招的一些研究生,特别是博士生,可以来自不同的专业。这些学生从不同的专业来,具有不同的基础,在这里,他们可以进一步地相互交流和学科交叉。」所以,杜院士招收研究生不分专业,材料、力学、机械、物理专业的都有。

 「这样一个结合,能够解决复合材料在研制和应用中间的一些非常棘手的科学题。我培养的学生和我的研究方向一样,也具有一定的复合性。」

古稀之年仍打拚 最大遗憾缺时间

      天伦之乐 虽然已届古稀之年,可是杜善义依然战斗在科研工作一线。出国交流座谈、带领课题研究、报告讲学,时间表被排得满满的。最缺时间,这是杜善义院士的最深的感触。

  但是面对高负荷的工作,杜院士始终精神矍铄、劲头十足。因为他有自己独特的养生之道。每天早饭他会喝点牛奶、咖啡,吃一个西红柿、一根黄瓜,加上鸡蛋或香肠,做起来既省时又营养。另外,良好的心态和对事业的热爱,让他总保持着那股「精气神」。

爱听歌看比赛

  尽管繁忙,但杜院士仍把生活打理得多姿多彩。杜善义的老伴也是哈尔滨工业大学的教授,现在已经退休。在繁忙工作的间隙,杜院士会带上老伴,到当地的景点转转,很有情趣。闲暇之余,杜善义爱听歌,「别看我不会唱歌和什么乐器,但不管民族歌曲还是美声歌曲,只要听一听,我就知道是谁演唱的。」

  他常常笑言自己长得高高大大,却不会篮球,乒乓球还不如妻子厉害。对体育活动虽不擅长,但如果周末有时间,他非常喜欢看体育频道的激烈比赛转播。他说,体育比赛是个「较真」的活动,不能浮躁、不能做假。这就像科学研究工作一样,不下真功夫,没有基础是不可能成功的。

  杜院士的一双儿女都在外地工作,与家人团圆,十分难得。每次外孙女回来,祖孙三代其乐融融,是杜善义最幸福的时候。

                                                            香港文汇报 2008-9-22 

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