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【榜样力量】五十七载教研梦 耄耋之年谱新篇

——记中国工程院院士雷清泉教授

作者:责任编辑:周长群来源:党委宣传部 日期时间:2019-11-18 17:20:06点击:

雷清泉,哈尔滨理工大学教授,博士生导师,中国工程院院士。1962年毕业于西安交通大学,1981至1983年公派留学西德汉诺威大学,1993年被聘为日本大阪大学客座研究员,IEEE高级会员,IEEE-DEI’s ICPADM2009国际学术会议主席;现任“电力设备电气绝缘国家重点实验室”学术委员会主任委员(西安交通大学);“电子薄膜与集成器件国家重点实验室”学术委员会主任委员(电子科技大学);西安交通大学、青岛科技大学双聘院士,清华大学、四川大学、上海交通大学、北京交通大学、大连理工大学兼职教授,武汉大学讲座教授;中国电工技术学会工程电介质专业委员会主任委员、中国物理学会电介质物理专业委员会委员;第九、十届国家自然科学基金材料与工程学部评议组成员。先后主持完成了国家“九五”重点科技攻关项目1项、国家自然科学基金4项,其它科研课题18项。获2001年国家技术发明二等奖1项及发明专利1项,省部级科学技术奖一等奖2项,二等奖各1项。2009年,荣获黑龙江省“新中国成立60年感动龙江英才”荣誉称号。

2002年2月1日,雷清泉教授主持的研究成果“新型半导电聚省醌自由基高分子粉末材料的制备及其传感器应用”获得国家技术发明二等奖。这是他带领课题组经过13年的艰辛努力,率先在世界上解决了应用半导电省醌黑高分子粉末材料制作压力及温度传感器的科技难题,为我国油气开发和振兴东北老工业基地建设做出了重要贡献。2017年,已当选中国工程院院士14年的他,在没有任何项目基金支助的情况下,凭着执着探索和思想创新,在世界纳米电介质领域的研究中再谱华章,首次命名的纳元胞及超绝缘体原型获得了实验验证,在纳米结构材料上获得极高的击穿强度,实现了通过结构构筑以调控材料性能的目的。这是纳米电介质研究领域的突破性进展,它突显了时间上的超前性,科学上的概念创新性,技术上的潜在颠覆性,其影响并不亚于发表在Science与Nature刊物上前沿或热点性跟踪性论文。该项成果发表在国际著名刊物Nano Energy上,为他自己80寿诞献上了具有特殊意义的生日礼物。

献身科学 报效祖国

雷清泉1938年出生在四川省岳池县中和乡。1岁时失去母亲,7岁又失去父亲,年幼的他跟着奶奶,靠着姑姑接济生活。读完小学后,由于家里没有能力供他读书,就辍学在家务农,13岁时,乡里的干部找到家里,使他享受国家全额助学金及生活补助费,一直到读完大学。在他幼小的心灵里,知道家境的困难,读书的不容易,所以他倍加珍惜这来之不易的读书机会,在除草、铲地、插秧的空闲时间,他就抓紧时间看书,直到现在他都保持着爱读书的优良习惯。1957年,雷清泉以优异的成绩考入西安交通大学,师从我国电介质物理的开创者、奠基人陈季丹教授。恩师博学严谨的学术造诣和执着研究的求索精神深深地感染着他,引领他遨游科学的海洋,也坚定了他追随着恩师的脚步,沿着恩师的研究方向笃定前行的信念。

1962年,雷清泉从西安交通大学毕业后,坚决服从国家分配,来到哈尔滨电工学院任教。1981—1983年,雷清泉在德国汉诺威大学做访问学者,从事高压绝缘材料中空间电荷理论研究。期间,他清醒地看到了我国与发达国家之间的悬殊差距。一颗强烈的爱国心使他暗下决心:外国人做过的,我们要做得更好;外国人不能做的,我们也要做;科学研究就是要争取第一,只有第一,才有意义。在学习期间,他放弃了一切旅游休闲机会,甚至把行李搬到实验室,进行介电现象的理论与应用的研究,立志学成后报效祖国。回顾那段经历时,他说,“在我看来,旅游什么时候都可以,但学习的好机会,一旦错过,就再也不会回来了。”

“我童年就失去父母,是党和国家送我上学,支持我的生活,我唯有勤奋工作才能回馈这份恩情。”雷清泉感慨地告诉笔者。归国后,雷清泉瞄准电气绝缘领域前沿及相应交叉学科潜心研究。当时,如何解决油田电泵井采油生产过程中连续监测井下地层的压力及温度变化问题,一直是一个世界性科技难题。由于用于监测传感器的制备上所用的半导电高分子材料尤其是其中的聚省醌自由基高聚物(简称省醌黑)耐热氧化稳定性差,故其规模化应用一直无法实现。从1962年起,美国MIT学者Pohl在海陆空三军联合及菲利浦石油公司等资助下,对此类材料的性能做了深入研究,虽然合成了数百种省醌黑,但直到1986年Pohl去世,仍未解决该类材料能制作传感器这一难题。基于国内外油田市场对新型压力温度传感器的急需,1987年,雷清泉组建课题组,与团队成员瞄准这一领域国际难题开始进行攻关。面对没有标准样品、没有参考资料、甚至连生产设备都没有的艰苦环境,雷清泉带领团队埋头苦干,专心研究,以惊人的毅力和坚定的信念,历时13年,历经数百次失败后,在世界上首次成功研制了用于潜油电泵井下监测的半导电聚省醌粉末材料制备的温度压力双参数传感器。在该项目申报国家技术发明奖的评审会上,国内众多专家连声称道:“这是原始创新,这绝对是原始创新。”更令人自豪的是,从传感器的材料,传感器设计到传感处理的整个研发过程,都是雷清泉率领团队自主创新完成的,拥有多项发明专利。2003年,雷清泉当选中国工程院院士,时任哈尔滨理工大学校长赵奇动情地说:“雷清泉教授是在哈尔滨理工大学贫瘠的土地上厚积薄发,土生土长的院士。”

2009年9月,雷清泉院士荣获黑龙江省“感动龙江英才”荣誉称号

持之以恒 开拓创新

持之以恒,走创新之路是雷清泉对科学精神的坚守与追求。他善于站在时代和科学的高度,以前瞻性和开拓性的思路把握研究方向,一旦确认目标,即坚持不懈,不达目标绝不罢休。回顾他取得的许多重要成果,都是历经十年磨一剑的历程,有抱负,有责任,不气馁,不言败。

“人的伟大是在细微处闪光。”雷清泉教授平日总是衣着简朴,做事端正,从不奢华,彰显了他豁达开朗的人生态度。在早期科研条件极为艰苦的环境下,他经常鼓励大家发扬红军长征时期的艰苦奋斗精神。在热释光研究时,他和团队成员深夜在军大衣覆盖下获得过3个光子背景噪声的测试结果。日常生活中,他最大的爱好就是读书,以对未知世界的探索为最大乐趣,成就了他融合物理学、材料科学、生命科学、信息技术于电介质理论的基础知识,造就了他在导电聚合物传感器制备技术方面的成就和在纳米电介质前沿领域的探索能力,并构成了独到的思考理念。近10年,他依旧花大量时间阅读国际知名刊物NATURE和SCIENCE中的文章,关心国际顶级科学家思考的问题。

雷清泉与课题组成员研讨

关于创新,雷清泉有他自己的体会:“创新不能只盯着这些在科学上已经开始闪光和发热的亮点,要瞄准国家科技与经济发展的需求,盯住一个隐约有希望的点坚持下去,就可能导致创新。”

他是国内开展纳米电介质理论研究的开拓者。早于2001年,他在电气绝缘领域第一个承担了关于纳米复合聚酰亚胺材料的国家自然科学基金重点项目。在研究过程中,他敏锐洞察到纳米电介质领域存在的问题、解决思路和未来发展方向,盯住这个还未引起科研同行关注的“有希望的点”,他开始了潜心研究。2009年,他作为会议申请者与执行主席主持召开了第354次香山科学会议。香山科学会议是国家顶级的科学会议,旨在探讨前沿性、战略性科学问题,引领科学研究发展方向,为国家高层提供决策支持。会议执行主席为知名科学家,因为议题侧重基础理论,少有工程院院士主持,至2009年也是我省首位科学家主持香山科学会议。

雷清泉院士申请并主持我国科学届高层次学术会议--香山科学会议

会上,雷清泉院士做了“纳米电介质的结构及运动的时空多层次性及其思考”的主旨报告。他指出,纳米电介质研究涉及凝聚态物理学、材料科学、表面与界面科学、电气工程、电子科学与工程以及信息科学与工程等多学科交叉,涉及过去从未研究过的纳米电介质及相应结构这一介观领域。因此,在传统的电介质微观结构——宏观性能理论的基础上,应加强介观或纳米尺度结构与微观结构及宏观性能之间关联作用的研究,探索建立微观结构——介观结构——宏观性能三者之间的相互关系与理论模型。这就是在纳米电介质领域被广泛认同的3M关系(微观microscopic-介观mesoscopic-宏观macroscopic) ,为纳米电介质发展确立了理论框架并指明了研究方向,得到业界的高度评价。瞄准这个方向,他又持续攻关了8年,首次构建了“一种一维纳元胞超电绝缘体的原型”,发现了纳结构对高电场下电子运动的调控作用,无疑,这一原创成果将推动纳米电介质研究从技术型过渡到科学型的革命性进展,在世界电气绝缘领域的科研高峰上再次折桂。

值得注意的是,雷清泉院士对纳米复合聚酰亚胺耐电晕老化薄膜材料,在材料结构、制备工艺以及材料特性方面做了大量研究工作。这些工作为我国实现这种材料的工业化生产奠定了基础。

务实求臻 无私奉献

“落红不是无情物,化作春泥更护花。”作为我校高电压与绝缘技术学科建设的带头人,他以超前的战略头脑思考和把握电气工程学科的发展建设。他强调,学科建设的重点是人才队伍建设,要有帅才和一批将才,他们要有雄厚的专业基础知识,突出的工程实践能力和创新思维,更重要的是,要有厚积薄发、远见卓识、献身科学的价值追求,鄙视安于现状、自我满足的心态。他强调,要获得学科同行的肯定,需要不断凝炼自己的科研方向,充分发挥自己的特色与优势,科研项目要有一个整体知识作支撑,必须有不看小、只看大的精神,要对学科建设有质的而不仅仅是数的贡献。针对如何实现学科跨越式发展,他认为应该目标远一点,心胸宽一点,开始步伐慢一点、稳健一点。在他的率领下,我校电气工程学科建设从1997年博士点“零”的突破到2007年成为国家重点学科,仅仅用了10年时间。

2007年,他以超前的眼光对电气工程学科平台进行长远布局,从国际科学技术发展的前沿角度考虑,把纳米电介质的研究作为学科发展的突破口。为建设黑龙江省新材料支柱性产业,2009年,时任省长栗战书到哈尔滨理工大学重点实验室视察,为雷院士的献身科学精神所动,并为他提出的以纳米电介质为特色的实验室建设落实了3900万元的建设经费。翌年,电介质工程国家重点实验室培育基地获批建设。同一时期,国家自2010年起每年投入450万元支持重点学科建设,持续5年。充足的经费极大地丰富了学科发展和重点实验室的基础环境,为学校的学科发展建设带来了新的飞跃。

时任黑龙江省省长栗战书视察我校重点实验室

2009年,雷清泉亲任大会主席,在哈尔滨理工大学成功举办了电介质材料性能及应用国际会议,使哈尔滨理工大学成为我国继清华大学、西安交通大学之后第三个举办该项国际学术会议的高校,增强了学校与国际学术同行的交流。会上,雷清泉院士系统地介绍了纳米电介质理论框架,受到与会学者的广泛关注和高度评价,进一步扩大了我校在该领域的国际影响力。

传承知识 矢志不渝

“1991年,法国德热纳教授在获诺贝尔物理学奖后,随即于1992-1993年用两年时间在法国200多所高级中学做‘软物质与硬物质’的现代科普教育;美国诺贝尔物理学奖得主费因曼自认为,他最大的贡献不是诺奖,而是他的流芳百世的‘费因曼物理讲义’,他们崇尚教育的伟大品质一直是我学习的榜样。”雷清泉教授除坚持被喻为天书的电介质物理专业基础课教学外,把传承知识,提携后生作为他矢志不渝的追求。在55年的教育生涯中,他一直工作在教学科研第一线,勤奋努力,默默耕耘。不论科研工作有多忙,他始终坚持给本科生及研究生授课,承担了电介质物理、量子力学及固体物理、半导体物理、高聚物的电性能、固体的光学性能等专业基础课的教学工作。他不仅为学生“传道授业解惑”,更以一个科学家的品质和人格魅力感染、启迪着学生。他重视夯实学生的理论基础和实践功底,每年都从大三的本科生中选拔创新意识和动手能力强的学生参与他的课题研究。他早期的研究生、电缆86级王福来的硕士论文,1990年就在美国《FERROELECTRICS》刊物上发表,被SCI收录;硕士生王暄的论文于1992年发表在美国《J.Appl.Phys.》刊物上,被国外学者多次在SCI刊物上引用;他的研究生冯雪冰曾获1996年“全国十佳跨世纪优秀人才”的荣誉称号;1998年,他指导的本科毕业生张清悦,因制作正温度系数的自限温电缆,获得了全国大学生“挑战杯”科技竞赛二等奖,成为当年黑龙江省参赛学生中唯一的获奖者。

雷清泉院士为本科生授课

当选院士后,雷老师没有停下教学科研的脚步,淡泊名利,把院士的光环映射在他热爱并执着坚守的教学科研领域。他分别在不同类型院士论坛、高等院校、科研院所相继做了30多场关于工程电介质基础理论、材料及其应用等系列学术报告。2007年4月24-25日,雷清泉在清华大学电机系成立70周年学术交流会上作了关于“工程电介质的理论基础及研究进展”的系列专题学术报告,包括电介质物理的理论基础,电介质中的空间电荷效应,纳米高聚物介电复合物的研究现状、方法及思考,介电现象及其近代应用等内容,几乎涵盖了他一生对工程电介质理论材料及应用的科学总结,深受同行专家和广大师生的赞许。他出版的专著《高聚物的结构与电性能》篇幅虽然不长,但字字珠玑,深入浅出,深受广大学生的欢迎。该书专业性极强,印数有限,经常发生学生在图书馆中排队抢阅的现象。虽然年事以高,但是他能与时俱进,抓住年青学者善于利用网络查阅学术资源的特点,主动利用互联网传播基础知识,使更多的年轻学者受益匪浅。他的一篇《电介质中的空间电荷效应》的学术报告,分别在百度文库、豆丁网、新浪爱问资料共享、道客巴巴等几个影响很大的资料共享网站上被大量阅读,下载量已超过上万次,在百度文库和豆丁网被评为精品PPT。有网友评论:所有讲解是建立在别人无法企及的深厚、广泛的基础知识上,深入浅出,浅显易懂。

雷清泉院士在指导学生实验

黑发银霜织日月,耄耋之年霞满天。在哈尔滨理工大学这块“贫瘠”的土地上,雷老师扎根、成长、开花、结果,走过了57年教书育人、潜心科研、追求真理的人生旅途,当年年富力强的他现已逾80高龄,但每年依然坚持为青年学生开展“开学第一讲”等专题讲座,开启学生的专业之门;经常为教师开展学术讲座,参与学术研究活动,启迪青年教师的科研精神,引导师生肩负时代责任和使命。

雷清泉院士为2019级新生做“新生第一讲”讲座

在学校举行的“庆祝第35个教师节暨‘终身荣誉教授’‘学生最喜爱教师’表彰大会”上,校评审委员会致雷老师的颁奖词是:

锲而不舍是您求知精神的真实写照,

追求第一伴随您的科研人生。

60载教育生涯,记录了您对学生的谆谆教诲:

“学到深处,夯实基础;问到深处,求实创新”,

纳米电介质理论研究的创新之路上,留下了您与团队的拼搏历程:

“远见卓识、厚积薄发;献身科学,持之以恒”。

尺树寸泓,沛雨甘霖,您的学术成果步入纳米电介质的前沿领域,

耄耋之年,您的科研硕果再攀世界科技前沿高峰。

您的成就已载入哈理工的发展史册,

您是师生心中那道亮丽的彩虹。

70载薪火相传,玉汝于成,以雷清泉院士为代表的老一辈哈理工人身上体现出的‘献身科学、务实创新,终生学习、持之以恒,艰苦朴素、阳光向上’的宝贵精神品质,是新时期哈理工人需要认真学习和传承的宝贵财富。站在理工大学发展的新起点上,他们的奋斗精神将一直激励着哈理工人以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,以实现“双一流大学”建设为已任,为现代化新龙江建设,为实现中华民族伟大复兴的中国梦谱写新的篇章。

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