上大人物|材料学院钟云波老师：培养科研颠覆性思维 拒绝行百里者半九十

导师简介

钟云波，教授，上海市冶金工程高原学科学术带头人、上海大学材料工程系副主任、博导、教育部长江学者特聘教授，发表论文210余篇，被SCI/EI收录189篇次，获上海市技术发明一等奖等16项奖项。主要从事电磁冶金、超高强磁场下合金凝固、钢铁及有色合金精炼及连铸领域、磁控电渣重熔领域的研究工作，主持或完成国家十三五重点研发计划重点课题等30余项，已为国家培养硕士48人，博士15人。

今年年初，教育部2017年度“长江学者奖励计划”入选名单正式公布。材料学院钟云波教授入选“长江学者”特聘教授，这是继任忠鸣教授、高彦峰教授之后，材料学院第三位“长江学者”特聘教授，也是钢铁冶金专业十六年来第二位“长江学者”特聘教授。

问及获“长江学者”特聘教授荣誉时的心情，钟云波表示：“高兴的同时也意识到了更多的责任。就像好不容易爬到一座山顶，却发现还有更高的山在等待自己。”

热爱是最好的“催化剂”

“七年时间，我在中南大学读完了本科和硕士，专业一直是有色冶金。当时说要读博，我一个朋友说上海工大很不错，我们俩就一起报了。结果后来他出国了，最后就我一个人来了。”从湖南到上海，从中南到上大，对钟云波而言，不仅是生活环境的改变，也直接影响了他日后所从事的方向。从1996年开始，他一直在进行与电磁冶金相关的研究，大胆尝试将电磁场理论与冶金和材料制备过程相结合，这在当时是非常前沿的研究领域。

钟云波谈到：“宇宙中有四种基本作用力，第一种是强相互作用，第二种是弱相互作用，而这些都是原子核之间内部微观的力。虽然我们一直在运用，但是我们研究不了，这些是物理学家研究的。第三种就是宇宙的万有引力，研究得比较多，我们因为这个力而停留在地球上。第四种是电磁相互作用力，冶金中一直有应用但是不深入，我们要深挖下去，探索出更多的现象和机制，开拓更多的新技术可能性。”

大多数人都知道磁铁能吸引铁钉，不能吸引木头，但当磁场强度达到一定程度时，木头也可以被吸引，甚至浮起来。“诺贝尔奖获得者俄罗斯裔物理学家安德烈·海姆曾经利用磁力让活的青蛙在空中‘飞翔’，这表明任何物质都有磁性的。只要磁场足够强，任何物质都可以浮起来。”正是依据这样的理论基础，钟云波认为，在冶金和材料制备过程中引入电磁场，就会产生全新的电磁调控效应，进而影响到冶金和材料制备过程的方方面面。

谈及为什么选择研究电磁冶金，钟云波说：“因为热爱，兴趣是最好的老师。”读高中时，钟云波就对电场和磁场十分感兴趣，大学时被分到有色冶金专业，不过这个专业更偏向于化学，与他的兴趣不太相关。来到上大，在恩师徐匡迪院士、蒋国昌教授、任忠鸣教授指导下，他开始研究电磁场对冶金和材料制备过程的影响，一下子就和最初的兴趣契合了。电磁场所引起的奇特效应给他提供了极大的想象空间，产生了各种大胆猜想。

在钟云波看来，“热爱”是研究过程中的催化剂，适用于任何专业。如果所从事的专业是所爱的，即当兴趣与专业结合时，迸发的力量与火花不可忽视。他说，有些想法在平常人看来有些疯狂，认为不可能，但是你在放弃的那一刻，创新性思维火焰也就灭了。钟云波提到了十五年前发生的一件事：当时，一位研究生提出，“钢铁RH精炼（钢中脱气），这种技术为何不可在铝加工过程中使用呢？”因为这种想法从没人提过，不符合常规思维下的猜想，所以被导师否定了。但是在场的钟云波却表示，为何不尝试就说不行呢？说不定会产生一些意想不到的结果。他说，近年来越来越多的科学家已针对真空脱除铝熔体中的氢展开研究，而传统采用四氯化碳、氯气脱氢具有严重的环保问题。如果当时能让研究生实践该思路，也许他们就是该项新技术的发明人。

的确，许多研究成果都是在大胆猜想后产生的，很多猜想都需要颠覆性的创新思维，通过实验去求证猜想，这才是正确积极的科研态度。钟云波说，“很多曾经被否认、被质疑的猜想，几年之后被我做出来了，突破了。很多问题顺着来不行，那就逆着去思考，说不定就解决了。”基于这样的思维，钟云波团队先后开发出具有颠覆性思维的磁致电迁移效应分离金属熔体中夹杂物颗粒技术、中间包钢液电磁净化技术、铝镁合金熔体电磁深度净化技术等技术。

既然选择了，就坚持到底

“记得我读硕士时做一个课题的研究，始终没有进展和结果，让我很焦躁。有一天我问老师：‘能不能换一个方向做？我真的做不下去了。’老师没有立即否定，而是结合课题组已毕业的一位博士的科研经历，说：‘那位博士科研能力很强，但他在二、三年里总换课题方向，没有盯着一个方向做，这对他以后的发展非常不利。做科研工作，既然选择了就不能半途而废，要有毅力坚持做下去。’这些话触动了我，接下来，我就再没提过一句换课题的话，而是坚持下去，调整试验方案，最终有了突破。”导师的这番话让钟云波记忆深刻，他认识到，科研是一件寂寞枯燥而漫长的事，可能很长一段时间都看不到结果。钟云波曾经得到的答案也成为他给学生们的忠告。自2000年留校以来，作为本科生导师，钟云波指导了多位优秀本科生，有近二十人获得推免硕士生的资格，还有几位推免生被上海交通大学录取。

有一次，在指导本科生做铝锡合金连铸的过程中，两个本科生断断续续探索了长达一年，还是没能将合格的连铸坯拉出来。因为该种合金固液两相区很宽，很容易拉裂，他们泄气了，对钟云波说做不出结果了，坚持要换方向。“你们这个实验马上就要成功了，再坚持一下，两周之后肯定成功。”两周后，在钟云波指导下，他们采用了新型的连铸结晶器结构，成功实现了Al-20%Sn合金的连铸，连铸坯表面光滑致密无裂纹，内部晶粒细小致密，成分均匀，完全达到制备轴瓦材料的标准。两位本科生这才意识到，如果没有之前的坚持，就什么都做不了。这两个本科生现已推免为钟云波的硕士生，其中一位硕博连读成为钟云波指导的博士，且已获博士学位。

在钟云波看来，很多学生之所以选择放弃，一是因为不能坚持，更重要的原因是他们缺乏自主思考的能力。不思考核心问题究竟是什么，不尝试去解决，过分依赖老师而丧失自主探索能力。他说，如果能看清实验中出现的问题，就不会总在最后一刻停下脚步。钟云波认为，这种自主思考的能力，在高校人才培养机制中非常重要。如果一个人不会独立思考，少有想法甚至没有想法，就容易走进死胡同。这种情况下，导师的指导就很重要。为培养学生的自主思考能力，他们每周四晚七点半的的小组会议雷打不动，已经坚持十几年了。

传承科研精神 反哺生产生活

自产学研合作在企业、科研院所和高等学校展开后，高校的各项研究得以在企业中逐步转化为实践成果。对于那些纯基础研究，钟云波说：“虽然短时间看不到应用前景，但这个工作也得做，可能过几年就有可能解决。如纯氧转炉炼钢技术，在制氧技术未开发之前，成本很高、效率很低而无法推广；但当空分法制备纯氧技术出现以后，纯氧价格大幅降低，纯氧吹炼钢水效率高、速度快，最终导致氧气转炉炼钢技术出现飞跃式发展。”

钟云波及其团队目前正在开展10-30特斯拉超高强磁场下新材料制备的研究，虽然暂时还不可能进行工业应用，但10T量级的超导磁场已经可以长时间获得，且成本已经达到可以接受的程度。日本已经用于高附加值的膜材料的制备，效果非常显著。30特斯拉的磁场还需要采用电耗极高的比特磁体产生，室温口径还只有50mm，无法应用于工业生产，但是30特斯拉磁场对制备全新的材料已经显现出奇特的效果，因此必须持续地展开基础研究。而且30特斯拉的超导磁场美国已经突破，一旦采用超导技术，磁场运行的成本将大为降低，室温口径也不是问题，这将为今后的工业应用提供巨大的潜力和可能性。”

钟云波表示，“从综合水平看，上海大学冶金学科与其他冶金强校相比还有很大差距，如果我们借鉴北京科技大学、东北大学、中南大学等冶金强校的模式，直接着眼于冶金企业现有的问题进行攻关，我们很难与这些冶金强校去竞争，也很难在学科发展上取得突破，甚至很难获得发展机会。所以，我们选择研究方向时，需要讲究战略思维和方向判断，注重研究的前瞻性。我们一般是着眼于冶金行业今后五到十年甚至二十年后将面临的基础问题，开展五到十年的基础研究，经过较长时间的积淀，取得突破性的进展。我们就会有足够的优势，与冶金强校展开竞争，并取得领先。”现在，他们找到了自己研究目标的优势，这也是我校冶金学科老一辈科学家徐匡迪院士、蒋国昌教授的战略智慧传承的结果。

在摸索的过程中，钟云波教授及其团队虽然经历了许多困难，没有足够的经费、人才缺失，甚至得不到理解，但他们坚持不懈地努力着，经历了无数次的失败，终于在高强高导铜合金制备技术、磁控电渣重熔技术、中间包电磁净化技术、电磁场深度净化铝熔体技术等多个领域取得突破。钟云波也先后获2015年上海市技术发明一等奖、教育部科技进步二等奖、教育部自然科学二等奖、中国金属学会冶金青年科技奖、美国TMS学会Nagy El-Kaddah Best Paper奖（全球每年仅一篇论文获奖）等16个奖项，先后获国家863计划、2项十三五重点研发计划重点项目、3项国家自然科学基金重点项目、4项上海市科委重点基础和重点国际合作项目、2项上海市科委重大项目的资助。2017年2月，签下上海大学单项技术转让金额最高且可持续发展的项目——“高强高导铜合金制备技术”，目前项目首付款已到账。

多年的科研工作，钟云波总结说：“要耐得住寂寞，坐得住冷板凳；要有坚强毅力，确定方向坚持下去；要培养创新意识，拥有颠覆性思维，敢想敢做。”谈及未来学院乃至学校发展，他说，形成创新人才培养的环境和制度对学校的崛起非常重要。古语言：“千里马常有，而伯乐不常有”，如何发现和培养人才是重中之重。在找寻千里马时，需要加大投入自主培养青年人才，发现和培养本土千里马，使好的科研精神一代一代传承下去。并通过他们攻克领域内的各种难题，推动学科进一步快速发展，为上海大学的建设添砖加瓦。

图文来源 | 上海大学校报

图文编辑 | 林云志

审核| 戴佳立