05.24 「科技英才」郭萬林:科研四十載,無懼山重水複

小時候,紙飛機的一折一疊,寄託少年對藍天的本能嚮往。長大後,偶然進入了飛機領域學習鑽研,對飛機材料安全的探索,成就了青年的愛國情懷。

在南京航空航天大學機械結構力學及控制國家重點實驗室,我們見到了58歲的中國科學院院士郭萬林教授,科研和教學,他都要做到最好,做到世界一流。

「科技英才」郭萬林:科研四十載,無懼山重水複

工作中的郭萬林

科研無懼山重水複

聊起郭萬林近40年的學習、科研經歷,繞不開其致力發展的三維疲勞斷裂理論,他所建立的三維約束理論被國際上稱為“郭理論”。

郭萬林1981年進入西北工業大學學習。“剛進大學,系主任第一次帶我們參觀實驗室,”他說,當時,去看非常大型的試驗機,系主任就拿了上面的一根鐵絲給我們看,說再有力氣的小夥子也扯不斷,但是給力氣小的女孩反覆折它,就折斷了,也就是說,光有強度不夠,你還得耐反覆地使用。這是郭萬林首次接觸到疲勞損傷。

他說:“飛機上的所有材料,我們都會在實驗室裡做它的抗破壞性能,我們做破壞,就是為了讓它在飛機上不被破壞。”

早期的飛機設計理念,是基於飛機部件上沒有任何初始缺陷或裂紋存在這一假定,但不能保證安全,因為疲勞損傷總是從材料和結構的初始損傷而發展的。上世紀50年代以來,逐漸發展起承認結構存在初始缺陷和裂紋來確保安全的設計方法和材料疲勞斷裂性能能的實驗標準。但到了研究生階段,郭萬林發現,在這種基於二維理論制定的標準下的實驗,“過不去”了,僅僅厚度不同,含裂紋板的承載能力就有幾倍的變化,疲勞壽命的變化則高達數倍至上百倍。但韌性材料三維裂紋問題無法求解。對於郭萬林來說,科學的意義也正在於此,“當時的理論和測量方式解決不了,就需要用智慧去不斷突破。”這也推動著他的研究不斷進行。

博士階段,他發現,既然在二維層面無法求解,那就在三維層面將問題簡化,這就是後來被國際上稱為“郭因子”的三維約束參數的有限特性,這讓他在國際上率先獲得了對三維彈塑性裂紋問題的理論解。在理論突破的基礎上,郭萬林團隊又經過二十多年不懈努力,系統攻克飛機結構三維損傷容限關鍵技術,在我國研製損傷容限時代的先進飛機過程中,起到不可或缺的作用。他所建立的三維彈塑性斷裂理論也逐漸被國際學術界廣泛承認、大量大篇幅引用評價,並冠以“郭因子”“郭解”等。

「科技英才」郭萬林:科研四十載,無懼山重水複

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優秀是件自然的事

郭萬林常說,我國很多項目雖然起步晚,但你會發現,很多理論、科研進展的重大貢獻都是中國人做的。郭萬林身上的愛國情懷,總感染著周圍人。

“與現在的孩子不同,我們那時候上學,機會來之不易。”所以,郭萬林格外珍惜大學時光,“當時,我並沒有什麼雄心壯志,想得也簡單,就想多學點,為祖國建設添磚加瓦。”有了這樣的想法,自然就會更努力,優秀也變成了自然的事。

1985年,郭萬林本科畢業,當時高校第一次實行免試研究生入學,他就被選中了。雖然免試,但郭萬林並沒有放棄努力,他開始自學各種理論書籍。“所以,當時掌握的數理知識都特別紮實,後來學各種各樣的新東西,都不會害怕,心裡面都有底。”

他語重心長地說,現在的孩子,大學期間要把理論基礎打好,這對做科研來說,一輩子都非常重要,“就像是蓋樓,地基如果夠紮實的話,你想蓋高點就可以高點,如果地基不紮實,你就得繼續加工。”

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給學生們上課

帶著學生一起探索

郭老師,說話特別溫柔,但是在科研方面要求可高了!”這是很多學生的感受。科研中的郭院士,真的如此嚴格嗎?

他說:“不管是青年教師還是資深教授,都要瞄準學術前沿,不斷更新自己的知識。而教師不僅要傳授專業基礎知識,還要用心去培養學生的創新能力,提升他們的科學素養。”

他告訴記者,團隊最近發現在納米結構的碳材料表面進行水蒸發,能夠產生電壓,而藉助於廉價的碳黑片層材料,利用水蒸發就可以在常溫條件下產生近1 V的可持續電壓。“這個發現的意義在於,無時無刻都存在的蒸發,能讓我們周圍充滿發電能量,這為很多應用都提供了可能。”

最有趣的是,這個發現最早的萌發點,來源於團隊成員的一次失敗實驗。據郭萬林回憶,當學生前來尋求幫助時,並沒有直接告訴他如何做才能得到想要的實驗結論,而是帶領學生一起探索,尋找為什麼會有不同結果的答案。於是,反覆的實驗過程中,便有了新驚喜。(陶韜)


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