令人瞠目结舌的院士履历，国产博士的学术暴走之路！

前几天，材料牛资讯发了一篇Nature Materials对卢柯院士的访谈“16岁上大学，30岁成博导，他怎样回应Nature Materials的访谈？”，很多小伙伴后台留言，对卢柯的国内博士身份以及学术暴走之路非常感兴趣，希望小编盘点一下。

好了，废话少扯，有兴趣的基本信息请百度，我只能跟你说他真的很牛很牛很牛。牛人背后肯定有故事，所以小编带你走进他背后的故事。

2003年，38岁的卢柯当选中国科学院院士，他是改革开放后当选的年龄最小的院士，这个纪录至今仍未被打破。在常人眼里，卢柯的成长似乎是在看一部惊悚片，他的人生就像是安装了加速器，每一步都比同龄人走的更快也更受瞩目。

职业科学家，“缺什么补什么”

卢柯除了锻炼身体外没什么别的爱好，一心扑在科研上，每天工作十几个小时，每周只休息半天。除了在家外，他的活动地点就是金属所和国内外各种学术交流会议的现场。他把自己定位成职业科学家，只为科研。

卢柯之所以能够比常人走得快，很大程度在于自身的努力，或许更为直接的解释就是：效率。用半天时间做别人一整天的工作，这就是他在科研上的时间节凑，理由很充分，也很务实：“越早经历，越早能修正自己的错误，死之前做有价值事情的时间就越多。”

其实，努力只是卢柯的表象，其内在原因是因为他的方法论，就是“缺什么补什么”。当年高考英语成绩只有30分的卢柯要想考取中科院的研究生可谓是压力不小，为此他玩命学命学英语把专业最经典的英文原版教材——《位错引论》，花了一年时间翻译成中文看。一年后，他考研总成绩是系里考中科院的学生中最高的。

读研时候，所上的课程都很有限，但是材料学科是一个与各领域都交叉相融的学科，需要很多物理学方面的知识，为此卢柯整天捧着《非晶态物理学》自学，把书都翻烂了。在德国读博士后期间，他发现自己的热力学知识不够，就找书从头开始看。学完后，他还用热力学方法对自己的研究做了一个系统计算，这个计算结果还让他发了一篇论文。因此，卢柯的很多理论都是自学而来的，因为他的方法论就是：缺什么补什么。

方向笃定，一往直前

从物理学到热力学，再到界面学，卢柯一点一点在补，这也说明了他的研究一步一步在深入。研究生毕业后的卢柯确定了自己非常感兴趣的方向：梯度纳米结构材料。

对于一个领域的研究，我们总是喜欢用“钻研”来这个词在表达自己对领域的深入程度，但是卢柯喜欢用“捂”，读起来似乎很土，但是确实常人很难想到的一个词。其实，这就是创新，想常人所不能想，做常人所不能做。

在科研的道路上，卢柯备受争议。1998年，卢柯在参加学术会议的路上偶遇一位国际大牛，他兴奋地说起自己在做的表面纳米化研究。大牛一瓢冷水泼下来，“你去看某某人的文章，有人早研究过了，nothing new。”

备受打击的卢柯并没有叫停实验。他读完文章后，仔细分析别人做了什么，还有什么东西可以做。他和学生花了很长时间做样品。从1997年—2005年，第一代样品做出来，卢柯觉得，“完了，就到这儿为止了！”样品坑坑洼洼，粗糙度太大，根本看不见表面纳米层对力学性能的效果。

“要放弃吗？”

“要放弃，这是技术问题，但大目标不变。”

“万一错了呢？”

“有可能错，那你也得承受。

科研有风险，这是一个斗智斗勇的过程。”

“跟谁斗？”

“跟自己斗！”

卢柯扔掉第一代样品，扔掉了之前的原理，换思路带领学生又做了五年，还是什么都没做出来。不过，这回他认定自己的思路是对的，不放弃。

一年后，“两头粗中间细，界面光洁，强度和塑性都很高”的梯度纳米结构样品就做出来了。2011年，这项成果被发表在《Science》，起初大家都不相信能实现，后来又都跟风做。2015年，美国材料学会秋季大会上，还开设了专门研讨 “梯度纳米结构材料”的分会。

兴趣方向：梯度纳米结构材料

卢柯和他的梯度纳米结构材料享誉世界， 金属梯度纳米结构材料成为世界最具发展潜力的新材料之一。纳米结构材料(nanostructured materials)是指结构单元尺度(如多晶材料中的晶粒尺寸)在纳米量级的材料, 其显著结构特点是含有大量晶界或其他界面, 从而表现出一些与普通粗晶结构材料截然不同的力学和物理化学性能。

梯度纳米晶粒结构、梯度纳米孪晶结构、梯度纳米层片结构、梯度纳米柱状结构
纯Ni的强度随结构尺寸的变化

相比较于传统金属材料的强度与韧塑性通常不可兼得的特性，梯度纳米结构材料具有良好的强度-塑性匹配性能以及抗疲劳性能。

梯度纳米材料的强度-塑性匹配与传统粗晶材料、纳米晶材料及纳米晶-粗晶混合材料的比较

梯度纳米晶粒结构表层纯Cu棒状样品的拉伸曲线及强度-拉伸均匀延伸率匹配
具有梯度纳米晶粒结构表层纯Cu样品在不同拉伸变形量下的硬度随距表面深度的变化关系
Z5CND-16马氏体不锈钢经SMGT处理(及退火)后扭转疲劳性能测试结果

纳米孪晶材料独特的力学性能源于位错 一孪晶的交互作用 , 这本质上不同于多晶体材料中位错一晶界以及晶格位错之间的交互作用 孪晶界面可有效阻碍位错运动孪晶界面上领先位错引起的应力集中与外加切应力以及位错塞积的数量成正比 这一点与晶界强化类似 随孪晶片层厚度减小, 孪晶内部可塞积位错数量逐渐减少, 位错穿过孪晶界所需外加应力提高 当孪晶片层变薄以至于位错塞积无法实现时,将需要非常高的外加应力促使单个位错穿过孪晶界 , 计算模拟结果显示, 该外加应力可高达0.03-0.04a(为材料的剪切模量), 在中约为1.4-1.9GPa,因此, 当孪晶片层厚度小至纳米尺寸时, 位错和孪晶的交互作用是实现材料强化的主要机制。

金属及合金材料中常用的强化方法示意图

梯度纳米晶粒结构表层纯Cu样品在不同拉伸变形量下的硬度随距表面深度的变化关系由于纳米晶材料中存在大量晶界、三叉晶界及其他结构缺陷, 它们既可作为原子快速扩散的通道, 也为化学反应提供了额外的驱动力(较高的界面过剩能), 大量晶界往往为化学反应提供了形核位置. 因此, 纳米晶材料中的原子扩散速率和化学反应活性较普通粗晶材料有显著提高. 利用纳米结构的这种特性, 在金属材料表层制备出梯度纳米结构可以显著加速表面合金化动力学, 降低合金化温度、缩短合金化处理时间, 拓展了表面合金化的工业应用范围。

130℃时63 Ni在纯Cu梯度纳米结构表层中不同层深处扩散系数、晶界扩散系数和孪晶界扩散系数的变化(退火态粗晶态大角晶界的扩散系数作为对比)

卢柯课题组官网：http://lu.imr.ac.cn/page/index.aspx

电话：024-2397-1508

邮箱：cqzhang@imr.ac.cn

编辑：窗前听雨
参考：
卢柯，梯度纳米结构材料
卢磊，卢柯，纳米孪晶金属材料