本文转自:人民日报张治军(中)在查看实验设备。|纳米量级上探索微观世界奥秘(讲述·弘扬科学家精神)
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张治军(中)在查看实验设备 。
河南大学党委宣传部供图
人物名片
张治军:1958年生 , 河南济源人 , 河南大学教授、博士生导师 , 河南省“中原学者” , 现任河南大学纳米材料工程研究中心总工程师 。 主要从事纳米材料的制备化学研究及工业化技术开发 , 负责建设了河南大学纳米材料工程研究中心中试基地 , 先后主持开发了高性能纳米润滑油材料、特种功能纳米二氧化硅、高效抗菌金属纳米材料等系列纳米材料并实现工业化生产 。 2019年获国家技术发明奖二等奖 。 先后被授予全国优秀科技工作者和全国模范教师称号 。
办公桌上几个培养皿里 , 装着白色的纳米二氧化硅粉体 。 采访人员拿起培养皿 , 轻轻摇动 , 只见细小的粉体转瞬化作流体 , 在培养皿内壁上流动 。 “你看 , 纳米材料很有趣 , 球形二氧化硅经过改性 , 就像流体一样丝滑 , 具有特殊的物理化学性能 。 ”张治军说 。
张治军解释 , 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(1—100纳米)或以它们作为基本单元构成的材料 。 当材料尺寸小到纳米量级时 , 其物理化学性能会发生重大改变 , 从而具有广泛的用途 。 多年来 , 张治军致力于推动纳米材料研究的“实验室技术工程化、工程化技术产业化” , 促进我国纳米产业发展 。
率先研究纳米润滑材料 , 找到可实现大规模生产的方法
1982年 , 张治军从河南大学化学系毕业后留校任教 。 当时 , 在国际上还没有纳米材料这一概念 。
1988年 , 张治军在参加全国光电化学会议时 , 听了一个关于纳米材料小尺寸效应的报告 。 “材料在纳米尺寸时会表现出许多奇异特性 , 一下子就激发了我的好奇心 。 ”张治军回忆说 。
1992年夏天 , 张治军在中国科学院兰州化学物理研究所结识了研究润滑材料的张军教授 。 听说张治军在研究纳米材料 , 张军也十分感兴趣:“能否把纳米材料添加到润滑油中?”后来 , 在张军的引荐下 , 张治军考取了兰州化学物理研究所的博士研究生 , 研究方向正是纳米润滑材料 。
“这对我来说是一个很大的挑战 。 ”张治军介绍 , 因为具有润滑性能的纳米金属或金属化合物材料放入润滑油中 , 极易团聚成大颗粒并沉淀下来 , 难以作为润滑油添加剂使用 。 张治军尝试用化学方法合成纳米颗粒 , 在颗粒由小到大的生长过程中 , 用油溶性化合物包覆在纳米颗粒表面 , 从而让这些颗粒在润滑油中稳定分散 。 纳米颗粒大大提高了润滑油的抗磨性能 , 并具有磨损自我修复功能 。
实验取得了成效 , 但在大规模生产中 , 却遇到了瓶颈:无机固体颗粒在水相中与有机化合物很难均匀有效碰撞 , 无法实现均匀的反应 。 没有生产装置来解决这个问题 , 怎么办?
“干脆我们自己研发反应器” , 张治军决定从制作固—液反应器入手 , 解决这一难题 。 经过上万次的现场实验 , 张治军带领团队发明的管线式微梯度乳化反应关键设备 , 终于实现了纳米杂化材料生产过程的微梯度传质传热 , 纳米润滑材料得以稳定大规模生产 。 多年前在心中深埋的种子 , 终于开花结果 。
2020年1月 , 张治军主持的“高性能节能抗磨纳米润滑油脂关键技术与产业化”项目摘得2019年度国家技术发明奖二等奖 。 “这项技术解决了行业发展中的一个共性问题 , 并且具有完全自主知识产权 。 ”张治军高兴地说 。
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