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张兴义 | 人生万事须自为
来源：互联网
2024-11-12 00:18:49 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们
超导现象是20世纪最重要的科学发现之一。随着新型超导材料的不断研发，超导材料及其强磁场超导磁体的研制设计已成为各类高性能前沿科学装置与工程装置研发的基础。其中，力学变形对超导材料自身超导性能的影响已成为制约强场超导磁体开发研制的关键环节之一。正是聚焦于这一前沿，兰州大学（简称“兰大”）土木工程与力学学院副院长张兴义自投身科研以来便一直潜心于此领域，围绕超导材料及结构的力学特性开展研究。多年来，张兴义和团队直面超导力学基础实验中的核心问题，开展了系列实验平台搭建、实验方法及数据处理和理论建模等方面的基础研究，也聚焦基于力学效应的超导材料制备新工艺研究等。
▲张兴义
天道酬勤，力耕不欺。在数十年如一日的坚守之中，张兴义及团队创新性地提出超导材料的内部损伤原位观测方法，首次证实了力致失超；同时，他们还提出了超导材料的3D打印新工艺，制备了厘米级的超轻、优质、形状可控的超导块材。通过攻克多项关键技术难题和提出行之有效的测量方法，张兴义及团队搭建的实验平台有效填补了我国超导材料力学基础实验的空白，他们完成的高精度测量和规律揭示则为提升我国超导材料的应用水平和国际影响力奠定了坚实基础。
“但这些还远远不够，”张兴义说道，“我的最终目标是通过自己和团队的努力进一步深化超导力学的研究，由此推动我国在超导应用这一高新领域取得领先地位。当然，我更希望通过自身的不懈奋斗，带动和感召越来越多的年轻人加入兰大力学这个科研团队，培养一批优秀的青年人才，为我国的力学事业贡献青春和力量”。
苍穹不负少年意
20世纪80年代，虽然超导电性已被发现近70年，但无论是“超导”还是“聚变能”距离出生在西部贫困地区的张兴义还是太过遥远了。彼时我国的“大西北”还是风沙漫天、黄土夹道，若想要在这样的环境中走出属于自己的光明大道，知识必不可少——这是张兴义从小便从务农的父母处学来的道理。地区经济发展的滞后性曾蒙住许多人看世界的眼睛，幸而张兴义的父母是开明善思的那一类。因而，高考一度被张兴义视为命运转折的“重中之重”，在十几年寒窗苦读的历程中，都是“上大学”这个灿若星辰的目标在指引着他。
苍穹不负少年意，岁月不枉赶路人。1999年，张兴义实现了自己的青衿之志，成为一名光荣的“兰大人”。巧合的是，张兴义入学时正逢兰大迎来自己90周岁的生日，进校便被一团喜气笼罩的张兴义迅速地融入了这个大家庭，更爱上了这里。“那时候学校组织的校庆活动很丰富，参加过后瞬间就觉得自己是兰大的主人了。”往日的喜气洋洋与意气风发，张兴义至今记忆犹新。不知究竟是一场无心的相逢还是命运在冥冥中早就为他书写好了人生范本，与力学的结缘被后来的张兴义盛赞为最幸运的事之一，而这，也要归因于兰大——这里不仅为他提供了良好的平台，也使他邂逅了感佩终生的恩师。
据张兴义介绍，报考兰大时自己的专业基本属于“盲选”，“我是因为高中物理老师的建议才选择学习力学的，他一直觉得我物理天赋还不错。但当真正开始系统学习力学之后，我才发现我对于这个专业其实一点都不了解”。自然界物质有多种层次，从宇观的宇宙、天体和常规物体，到细观的颗粒、晶体，再到微观的分子、原子、基本粒子，无一不涉及“运动与力”，因而学科涵盖的知识范围之广远非初入力学学海的张兴义可以想象，幸而本科期间，周又和院士及郑晓静院士的课堂为他提供了打开视野、以梦为马的地方。“当时周老师已经是国内非常知名的学者了，但他生活朴素、亲切平和，讲课方式十分动人且幽默，一些枯燥的力学原理由他之口讲出来大家都很爱听，尤其是他还会把悬而未决的前沿科学问题融入课堂里，更加拉近了科学与生活的距离，我非常崇拜他。可以说，我之所以会从事力学方面的科研工作，绝大部分原因都是因为他的影响。”
2003年，张兴义本科毕业，由于学习成绩优异被顺利保送读研。这意味着，他在母校扎根做学问的时间被直线拉长，虽然这与张兴义最开始“尽早参加工作为家里分担经济重担”的规划并不完全相符，但却并没有加深他的焦虑与彷徨。一方面，周又和与郑晓静院士都积极给予张兴义各方面的帮助，不仅让他担任科研秘书，获得一定的报酬，还在学术上为其提供许多锻炼、实践的机会。这使得张兴义在轻装上阵追寻力学研究梦想的同时，也得以一窥前辈在无人问津的“冷板凳”时期，也能持正守心、上下求索的精神密码。于是，对科研的敬畏之心开始萌芽，对恩师的感激也愈发深刻，一切情感都在一个沙尘蔽日的天气里，在兰大本部综合楼的楼顶，达到一个高峰。
2004年的春风带来了一场罕见的沙尘天气。当天下午，周院士就带着张兴义登上了综合楼（今齐云楼）楼顶，为了实测风沙电场的强度随时间的变化。那时，有关这一数据的测量还没有实现数据采集自动化。“当天的沙尘遮天蔽日、能见度很低，周老师拿着数值显示器读数据，我在旁边负责记数据，周老师在看到我有地方记错、记得不连贯时，就一再叮嘱我要准确记录而不能有丝毫的错误。”张兴义回忆道，“后来，我实在跟不上，周老师就提出与我交换，由我来读数据、周老师亲自记录，其记录速度之快令人惊叹。他对数字特别敏感，只要听到就能马上记下，而且毫无差错。我还记得我们一直从下午两点测到晚上七点之后，在沙尘暴几乎完全过境时才结束，半天下来我们脸上、耳朵里哪哪都是沙子。”
彼时，张兴义深切感触恩师不顾环境恶劣、无惧餐风饮露的严谨治学精神，同时也为前辈的前瞻性感到惊叹——那一次测量得出的结果在后来还常被作为西部灾害与环境力学教育部实验室对沙尘暴风沙电场的最早实测结果而受到广泛重视。此外，这一次印象深刻的实验经历也足以坚定了张兴义勇闯科学“无人区”的求索之心，在之后数十年的职业历程中，他每每遭遇困难，总会想起那日的风沙。
“十年一剑今朝试”
早早来到实验室调设备、测数据、做分析，是张兴义周而复始的基本工作，在研究生时期初入兰大电磁固体力学研究组如是，在成为兰大土木工程与力学学院副院长的20余年后亦然。人们常说：“机会留给有准备的人。”这个道理在张兴义的科研生涯中几乎得到了尽致体现。
▲张兴义（中）和家人合影
曾经，借着母校“985”工程中一个特色发展方向支持项目的“东风”，张兴义得到了将高温超导磁悬浮力性能测量系统的研制及测量的实验研究课题作为其硕博连读阶段的学位论文科研主题的机会。如若项目成功，张兴义将成为电磁固体力学研究小组中第一位从事实验研究进而获得博士学位的研究生。他十分珍惜这个来之不易的机遇，以至于在刚开始的一年内，常因为设备调试进度缓慢而紧张焦虑、手脚忙乱。“重压”之下，别无他法的他只能将自己的困难向恩师周院士倾诉，在得到了“科研就如同一场修行”的指引之后，他醍醐灌顶，从此安心沉稳面对每一次未知的实验结果。
周老师对我说：“我们那一次组织的超导悬浮力实验测量装置与测量方式都是新颖的，在国内几乎是独有的，在国际上也算得上罕见。在此情形下，只要我们能把实验测量调到正常的设计精度，再按不同环境条件开展测量，就大概率可以获得一些新的结果，这些对于超导学界肯定是有用的，因此不用有那么大的心理压力。而且，做学问一旦计较得失就功利了、不纯粹了，但科学是绝对纯粹的，因为在‘无人区’的旷野里，任何一点阴影都会无处遁形。”这次交谈让张兴义心潮澎湃，也鞭策着他对自己提出了更严格的要求：除了上课，他基本上都会泡在实验室里。
这样的日子张兴义过了整整4年。2007年12月，张兴义将自己的博士论文初稿交给了周又和院士，但这并不意味着整个项目的工作就此告一段落。据他介绍，这恰恰意味着下一阶段的开始，“周老师在论文修改工作中付出了极大心血，细致到标点符号的使用错误与引用不规范等小问题也要一一批注”。面对如此严谨的榜样，张兴义自然也不敢怠惰，直到今天，他办公室的柜子里还珍藏着当年周院士修改过的论文样本，上面密密麻麻的红色字迹与符号，正是“匠心”二字的生动诠释，也纪念着他曾经走过的青涩之路。
2010年8月，张兴义的博士学位论文《高温超导悬浮系统在不同条件下的电磁力实验研究》获得百篇全国优秀博士论文。这一成功使他深刻体会到了从事科学研究过程中艰辛曲折、不屈不挠、严谨认真、踏实肯干、敢于创新和善于创新等基本态度的重要性，也使他感受到了获得国家层面学界认可的喜悦。同年，他被破格晋升为兰大教授；3年后，他入选教育部新世纪人才与中组部“万人计划—青年拔尖人才”……这时，距离张兴义自研究生阶段开启力学研究已过去整整10个年头。
十年一剑今朝试，荣光曾有、锋芒曾有，但张兴义始终头脑清晰，他深知未来还有许多艰深问题要一一勘破，只有保持一份身为科研者本能的好奇，才能有朝一日助力中国科技实现“鹏飞万里随其心”。
轻舟已过万重山
“科研工作中所遇到的困难，在被解决之后回过头看，都会觉得自己以前比较‘傻’，这么简单的东西居然花这么久的时间。”张兴义的记忆里几乎从无“崩溃到想要退却”的时刻，因为迎难而上在他看来是身为科研者必须具备的素质，或是需要不断打磨的品格。“前辈们连无条件、无人力、无金钱的‘三无’时期都蹚过了，于我们而言更没有什么难关是值得轻言放弃的。”
正是在这样信念的支撑下，张兴义在导师和学院的支持下，从零开始兴建实验室，一步步从设备采买的初级阶段提升到自主研制并广泛与业内同仁积极展开合作，携手共进为我国超导研究添砖加瓦。2014年，张兴义等人提出的预应力调控低温焊接超导接头制备技术论文发表后，在得到国内外同行“方便操作，便于现场应用”“具有高的力学强度可使超导磁体制备得更小”等肯定性评价的同时，在西安聚能超导磁体科技有限公司得到了实际应用，除了促进我国这一新兴高新技术水平的显著提升外，还产生了良好的经济效益。针对用于制备国际热核聚变试验堆（ITER）中心螺线管磁体（CS）的管内电缆导体（又称CICC导体）在电磁循环载荷作用下分流温度（Tcs）容易退化的难题，2017年，张兴义等人在考虑热应力及测量磁场非均匀分布的基础上建立的力学模型，准确预测了长节距Tcs退化而短节距能够抑制其退化的实验现象，进而解决了已有模型理论预测与实验结果相反的问题，同时为我国自主建设聚变堆高场磁体CICC导体的选型提供了参考依据，为短节距CICC导体演变为我国新型聚变堆高场超导磁体制备的首选打下了坚实基础。
然而，张兴义的科研步伐还在继续，为了适应国内超导技术发展的需要，统一和规范国内第二代高温超导带材REBCO涂层导体脱层强度测试方法，2021年5月，全国超导标准化技术委员会向国家市场监督管理总局国家技术标准评审中心提出自主制定我国《力学性能测量REBCO涂层导体（镀铜）脱层强度测试方法》国家标准。2021年10月15日，在全国超导标准化技术委员会上正式立项，主要起草人名单中，张兴义赫然在列。
“我国的超导研究特别是超导力学的研究还有很长的路要走，但人生万事须自为，纵然我已经走过了20年的研究岁月，过了万重山，但前方总会有尚未预知的下一站。”张兴义说。
专家简介
张兴义，教授、博士生导师，现任兰州大学土木工程与力学学院副院长、西部灾害与环境力学教育部重点实验室副主任。1999年考入兰州大学力学系，2003年免试推荐为固体力学硕博连读研究生，师从中国科学院院士周又和，2008年博士毕业后留校任教。2010年获全国百篇优秀博士学位论文奖，2013年入选教育部新世纪人才，2015年入选中组部“万人计划—青年拔尖人才”，同年获中国力学学会全国徐芝纶优秀力学教师奖，2016年获国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目资助，2019年获高等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖一等奖(3/6)，并入选甘肃省领军人才第一层次，2023年获国家杰出青年科学基金项目资助。主要研究方向为超导实验力学、电磁固体力学，已发表学术论文110余篇，授权发明专利10项，含国际专利1项。
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