材高八斗这些五邑籍院士在新材料领域

                            

中国侨都院士之乡

江门五邑是院士之乡,

以不到全国千分之一的面积

孕育了34位院士,

在全国名列前茅、广东第一!

制图/方艺

计算力学、土木工程学专家张佑启、“中国微波之父”林为干、著名物理学家朱经武、物理学家蔡睿贤、物理学家邝宇平、颗粒科学与技术和过程工程领域研究的“领航者”余艾冰,他们不懈探索着物质世界规则,助力科技发展。

张佑启:

开启计算力学新纪元

张佑启档案

张佑启,年生于香港,祖籍新会沙堆,是我国著名的计算力学与土木工程专家,原香港大学常务副校长。年毕业于华南工学院,年获威尔斯大学(英国)博士学位,年当选为中国科学院院士。

在几十年的研究当中,张佑启开拓了有限元法在结构力学、特别是板与壳方面的研究。年,他与Zienkiewicz教授合作撰写了世界第一本有限元法专著,研制了英国第一套有限元软件并应用于Clywedog水坝的计算。年张佑启更是创造了有限条法,奠定了半解析有限元法的基础,在业界享有“有限条法之父”的美誉。他在各种刊物及学术会议上发表论文篇,出版专著10部,是十多份国际刊物的编委。他曾荣获香港特区政府银紫荆星勋章、美国机械工程师学会的年Myklestad奖,世界工程组织联盟年年会也给他颁授了“工程教育的优异奖章”。

“有限条法之父”张佑启

“弃医从工”北上求学

年,张佑启自香港皇仁书院中学毕业。在随后参加的香港大学入学考试中,他以全港第六名的优异成绩获得了政府六年奖学金,全免费用入读香港大学医学院。由此,他在香港大学医学院开始了大学生涯,同时也接触了书斋外的国事。北望神州,新中国一日千里,蒸蒸日上、如火如荼的社会主义建设事业,正召唤知识界精英向科技生产一线进军,张佑启教授毅然放弃了万千香港学子梦寐以求的香港大学医学学位和当时的“皇家奖学金”,弃医从工,投考位于广州的华南工学院,立志要在工业与民用建筑工程领域为国家作出一番贡献。

一次意外的面试

年,张佑启以优异的成绩从华南工学院毕业后,被分配到河南省设计院工作。在郑州工作期间,他积极投身于社会主义建设事业大潮之中。这3年间,他不仅收获了爱情和家庭,在事业上也取得了一定的成就。不过,他本人却认为,其所学还远远不足以应付日常生产建设中的重大工程项目,于是,他决定到海外求学。年,张佑启教授回到了出生地香港,他申请到海外英联邦国家的大学继续深造。

当时,美国西北大学的Zienkiewicz教授到英国威尔士大学任土木工程系系主任,并从美国带去了较为开放的办学理念;他看到张佑启的求学信件后,邀请他过去面试。当天的面试从早上9点持续到下午5点,Zienkiewicz教授问了张佑启有关结构力学、数学、物理、材料力学等多方面的问题,张佑启都能较好地回答。令这位教授感到惊讶的是,张佑启所阐述的某些力学理论,连他都未接触过。

也因为如此,当张佑启申请成为Zienkiewicz教授的硕士生时,他推荐张佑启直接读他的博士生,还帮他申请到了全额奖学金(相当于该大学助理讲师的薪资待遇)。两年后,在导师的帮助下,张佑启在国际权威学术杂志上发表了4篇论文,并如期拿到了威尔士大学的博士学位。

张佑启教授和他的导师常年保持着联系。(翻拍)

计算力学已融入人们的生活

计算力学是根据力学理论,利用现代电子计算机和各种数值方法,解决实际工程力学问题的一门新兴学科。它应用于力学的各个分支,促进力学在更广泛领域的研究和应用,其中的有限元法是当代计算力学的最重要成果。张佑启教授和他的导师共同参与了有限元法的奠基工作,首先开拓了有限元法在结构力学、特别是板壳理论的研究和应用。张教授还在有限元法的基础上提出了有限条法,开辟了计算力学中半解析法的新方向。如今,有限元法和有限条法已经广泛应用于大型工程和新型材料开发当中,大到桥梁、堤坝的设计,小到一张凳子、桌椅的受力度,均会用到其研究成果。

力学理论应用到大工程中

从威尔士大学拿到博士学位后,张佑启教授便一心投入到计算力学的研究当中。期间,他提出的很多有关力学的理论,在英国一些大工程中得到应用。需要指出的是,工程界最初采用张教授这些力学理论时,只是抱着尝试的态度,因为当时已有的力学理论无法满足一些复杂工程的力学构造设计及计算。

当计算机开始面世时,张教授已开始编写用有限元法计算工程力学问题的计算机软件。他编写的计算机软件,首先应用于英国著名的Clywedog水坝的设计。这座首次用有限元法计算而建成的混凝土水坝,在完工25年后依然坚固如初,充分验证了新的力学理论和方法的准确性,英国混凝土协会正式为张佑启教授颁发了荣誉证书。

加拿大皇家科学院授予张佑启荣誉院士称号。(翻拍)

与家乡月饼的情缘

张佑启教授的老家在新会区沙堆镇,不过,他却从小在香港长大,因而对故乡江门的印象并不深刻。即使是在华南工学院求学期间,他也只回过一次江门。有趣的是,张教授与家乡江门的两次接触,都意外地与月饼有关。

张佑启教授只回过一次江门,是在上世纪50年代。当时,张佑启教授还在华南工学院读大三,在老家新会,他见到了六叔公。张佑启教授在江门住了一晚,他对这家宾馆内小食店卖的月饼印象深刻。另外,年中秋节前夕,江门市科技局还专门为张佑启教授寄来了月饼和贺卡,能收到家乡人的节日问候,张佑启教授表示很温暖。

张佑启和家人合影(年摄)

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林为干:

“中国微波之父”

林为干档案

林为干,年10月20日生于台山,中国科学院院士、微波理论学家、电子科技大学教授。年毕业于清华大学;年获美国加州大学博士学位;年回国后,在岭南大学、华南工学院任教;年调至成都电讯工程学院(现在的电子科技大学),曾任院长助理、副院长等职;年当选为中国科学院院士(学部委员);现已培养出博士80多名、硕士60多名、博士后10多名。

年以来出版著作4部:《微波网络》《微波理论与技术》《电磁场工程》和《电磁场理论》。近10年来,发表论文近百篇。由于他的突出贡献,年获国家级优秀教学成果特等奖,获国家自然科学奖及国家级、部省级科技奖10多项,年获国务院政府特殊奖,年获何梁何利科技进步奖。曾任成都市科协主席,四川省人民代表大会常委,现任中国电子学会高级会士、微波专业主任委员会主任委员。年以来他多次赴美、英、德、加拿大等国讲学和参加学术会议,是美国IEEE高级会员、IEEEMIT北京分会主席,美国加州伯克利大学、乔治华盛顿大学、加拿大曼托巴大学、日本九洲大学和香港大学的客座教授,年5月荣获美国伊利诺理工学院名誉博士学位。

中国“微波之父”林为干

引领电磁场技术研究

小时候,发奋读书

年,中国正处于被列强瓜分的困境中,军阀混战,民不聊生。在北方狼烟四起之际,一个男婴在南中国的台山一个边远的小村里呱呱坠地,谁都没有想到,这个在多事之秋出生的男婴,会成为中国未来在微波技术和电磁场理论领域的领军人物。他就是当今中国著名的科学院院士林为干。他是家中第5个孩子。小时候,林为干读书用功刻苦,成绩优秀。他初二没有读完,就独自一人跑到广州报考广东省第一中学(原名广雅中学),因成绩优异被录取。

林为干:“从小就目睹了外国侵略者蹂躏我们的国土,聆听父辈们讲述虎门销烟的故事,让我认识到落后就要挨打,当时积弱积贫的中国让我很是痛心疾首,遂立志要发奋读书,当一名科学家,用科学拯救祖国。”

新中国成立后,回国效力

林为干选择微波和电磁场作为自己的研究方向,除了专业对口外,也跟当时我国在这方面的基础性研究还处于一片空白有关。林为干废寝忘食,潜心研究,在美国读完研究生后,通过勤工俭学自费修读完博士课程,其一腔多模理论与技术的研究,开启了他科研事业上第一个高峰,这一理论至今无人超越。新中国成立后,林为干跟当时不少怀抱救国理念的留学生一起谢绝了高薪,怀着满腔抱负,踏上了回归祖国的归程。而林为干的回归,开启了中国在微波理论和技术方面的新篇章,他先后登上岭南大学、中山大学、华南理工学院的讲台,参与筹建了成都电讯工程学院(现在为电子科技大学),他创建了无线电物理系和应用物理研究所,在电磁理论、微波技术、光纤技术、电磁辐射与散射等领域,他的研究始终走在世界科学前沿,被誉为中国的“微波之父”。

潜心搞学术研究

在那动荡纷乱的岁月里,林为干一边接受批判,一边利用一切休息时间来完成自己的学术科研。他甩过牛鞭、扛过锄头、拿过火铲,白天接受劳动改造,晚上悄悄拿出藏在被子下面的学术著作,在昏暗的灯光下继续自己的学术科研工作。在那期间,他始终风雨如磐,不理会政治纷争,静下心来搞学术研究,并最终出版了《微波网络》等几部专著,而其在微波方面的“闭合场理论”、“开放场理论”和“镜像理论”,更成为当时国际最先进的理论著述,他的外圆内矩的特种截面的数据和公式,被公认为是当时最准确的。

年6月,林为干在美国加州大学伯克利分校讲学时与导师J.R.Whinnery在一起。(翻拍)

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朱经武:

高温超导研究先驱

朱经武档案

朱经武院士,美国物理学家,祖籍台山,年生于湖南芷江,年毕业于台湾;

年、年,分别获美国Fordham大学、圣地亚哥加州大学硕士、博士学位;年获美国国家科学奖、美国科学院Comstock奖,年获超导科学卓越成就奖;年当选为美国科学院院士、人文及科学院院士和英国皇家促进人文、制造及商业学会外籍会员;年当选为中国科学院外籍院士;年至年,担任香港科技大学校长;年,担任台湾综合大学校长,同时担任美国德克萨斯州休斯敦大学超导研究中心主任、物理系教授。

朱经武是高温超导研究的先驱者和液氮温度超导电性发现者之一。这一成就,对整个超导研究和凝聚态物理的发展,起到了巨大的推动作用。

朱经武

涵泳在科学与教育之间

父亲,回国抗战加入空军

年,湖南芷江。

这一年,中国全民族抗日以及世界反法西斯战争进入了一个关键性的阶段,而湖南芷江,则是抗战期间中国一个重要的军事机场的所在地。可以猜想,这一定与朱先生的父亲有关。时间应追溯至年。是年,祖籍台山的美国华侨朱甘亭,年仅26岁、家境小康,正就读于美国波特兰耿克生航空学校,学习飞机驾驶。“九一八”事变爆发,举世震惊,海外华人华侨热血沸腾,朱甘亭也在这时做出了自己人生的重大决定:放弃一切,离开旧金山,与十三个祖籍均为台山的华侨青年“结拜兄弟”,歃血为盟,一起回到中国南昌,加入中国空军。

八年抗战,与朱甘亭一起从美国回来参加抗战的13位华侨青年全部战死沙场,长眠神州大地。“父亲仍然幸存。他经常给我详述这段历史。”这当然是一个交织着热血和热泪的故事。在朱经武幼年的记忆之中,还印留着关于这场战争的种种细节,特别是对故国、对家乡的热爱,在父亲后来的点点滴滴叙述之中,慢慢灌注入他的心田,仿佛在心里埋下一粒种子,成为他人生的基点,使他为人处事、选择职业,无不与此丝丝紧扣。那么,爱科学,搞发明,有一技之长,让中国人不再受欺凌,让中国强壮起来,这种更具体的观念就是在这个基点上茁壮发展起来。

年5月,朱经武一家到了广州,他还在读小学三年级,未几,朱经武又随父母移居台湾台中县清水镇。

年,杨振宁和李政道共同获得诺贝尔物理奖,极大地振奋了全世界的炎黄子孙。朱经武从报章中得悉这一消息,更坚定了立志走科研之路的信念,梦想成为一名对人类有杰出贡献的科学家。

年,朱经武从台湾毕业,获得理学士学位。那一年,他21岁。

服了一年兵役之后,经过一番慎重的考虑,朱经武选择去美国留学。年,他在美国纽约霍涵大学获取理学硕士学位,紧接着进入美国圣地亚哥加州大学研究院,专研高温超导体。3年后,朱经武获得理学博士学位。从此,朱经武的一生与高温超导体结下不解之缘。

年,休斯敦大学成立了美国太空署的太空材料制作中心,朱经武担任物理学教授,接着,他担任系列要职:美国国家科学基金的固态物理项目主任,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、马歇尔太空飞行中心、阿岗国家实验室,以及杜邦等多所机构的顾问。年,在休斯敦大学创办全球规模最大的大学超导研究中心,朱经武成为首届主任。

年6月,朱经武又获得一项至高荣誉:受美国总统布什委任,成为美国国家科学奖评审委员会委员。

攻克高温超导世界难关

什么叫高温超导?年,荷兰科学家昂内斯发现,许多金属在温度下降到4.2K,也就是摄氏零下度超低温时,电阻等于零。物理学家把这种现象称为超导现象,将处于超导状态的导体称为超导体。由于没有了电阻,电流流经超导体时不会发生热损耗,可以毫无阻力地大流量通往很远的地方。年,昂内斯因其发现荣获当年诺贝尔物理学奖。

但由于超导现象只能在接近绝对零度(即摄氏零下度)的临界温度下发生,因此,突破温度障碍,寻求高温超导材料成了科学家们必须攻克的难关。数十年来,世界各国许多优秀的科学家纷纷踏入探索高温超导的历程。

年,瑞士科学家发现了35K的超导材料。同年,朱经武研究小组发现了93K的超导体钇钡铜氧化合物,成功地将超导体的临界温度提升到摄氏零下度。年,日本人按照朱经武的方法,将超导温度提升到K。年,瑞士科学家将超导温度提升到K。不久,朱经武利用高压技术,再将超导温度提高到K,也就是摄氏零下度!

年,朱经武和他领导的研究小组宣布,他们挖掘出一种新的超导材料,使高温超导的研究取得重大突破。这个消息引起全世界超导领域的极大

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