最美工程技術人員 | 蔡華：在特種材料實驗室見“微”知著 壓擔成長
中國建材集團
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2024-07-30 18:41
新時代是奮斗者的時代，工程技術人員是科技成果落地的重要執(zhí)行者。他們用智慧的思維和勤勞的雙手演繹了一個個奇跡；面對難題，他們專啃“硬骨頭”，讓一個個困難成為提高技術和能力的動力，讓一個個項目高質(zhì)量完成，他們就是中國建材最美工程技術人員。
蔡華，中國建材總院北分建筑材料行業(yè)特種光電材料重點實驗室主任
“我與微通道板相識于2014年底的一次材料微納表征與綜合性能剖析，自此也開始了我探索解決微通道板領域的一個個有趣問題、見‘微’知著的旅程?！敝袊ㄖ牧峡茖W研究總院有限公司北京分公司建筑材料行業(yè)特種光電材料重點實驗室主任蔡華說。微通道板（MCP）是一種精密的先進電子倍增材料，1964年，EvansD.S. 等人在美國NASA Goddard太空飛行中心的低能帶電粒子探測裝置上開展了極弱信號粒子的連續(xù)通道電子倍增試驗，首次證實了MCP作為極端粒子探測用倍增材料可行性。此后，歷經(jīng)多年發(fā)展，具備了高增益、高時間分辨力、高空間分辨率、結構緊湊等優(yōu)勢，被廣泛用于高能物理探測、空間天文探測、精密守時等領域。從第一眼看到微通道板開始，蔡華就被這個小小的神奇魔法師吸引。從外形上看，MCP像是在一個1元硬幣大小的玻璃上，均勻排布著有數(shù)百萬個比頭發(fā)絲的十分之一還細的微孔管道。從功能上說，電子一旦進入 MCP 微孔管道，就像瘋狂撞球游戲中的小球，小球撞擊到管道壁會分裂成2個，2個分裂小球繼續(xù)撞擊管道壁會變成4個，不斷重復直到變成一個數(shù)量龐大的小球軍團，實現(xiàn)電子倍增信號放大，MCP是玻璃基微結構功能材料中的重要一員，也是多種國際先進的精密科學儀器、極弱信號探測器、多種重要裝置的“心臟”。小小的一片多孔玻璃薄片，匯集了從玻璃到金屬 / 薄膜設計與制造、從納觀到介觀直至宏觀的電學與電子學調(diào)制、從核物理到物理/化學的多領域交疊，匯集了大大的集成智慧，雖小但很重要， MCP材料性能進步，往往能帶來探測器件的跨代式發(fā)展。MCP 技術集成度高，其性能的改善往往需要多學科交叉綜合解決。面對國家重大需求與電子倍增材料不斷更迭演進的發(fā)展需要，自2014 年底進入總院玻纖院微通道板攻關研發(fā)團隊起，她與同事們一起日夜兼程、攻堅克難，一邊不斷完善微通道板生產(chǎn)平臺，一邊攻克重大項目關鍵難題?！拔覀兘?jīng)常在國內(nèi)各玻璃工業(yè)設計院、高性能測試表征院所與高校奔走，穿梭于實驗室各個角落；辦公桌就是我們的‘飯桌’，實驗臺就是我們的臨時‘休息地’” 蔡華說。
2017年開始，面對我國高精度衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設發(fā)展態(tài)勢、針對新一代高能粒子超快探測系統(tǒng)應用急需，蔡華承擔主持多項配套科研項目，不斷學習優(yōu)化個人的知識架構，結合個人在材料仿真設計優(yōu)勢與總院玻纖院培養(yǎng)的玻璃材料設計與制備知識儲備，帶領團隊提出了利用“高表面束縛能玻璃”來提升微通道板（MCP）玻璃的耐離子轟擊特性，相關技術授權國際發(fā)明專利1項，作為核心技術成功用于銫原子鐘?MCP，使其工作壽命提升10倍，解決國產(chǎn)銫原子鐘關鍵電子倍增材料的工作壽命“卡脖子”難題，服務我國導航衛(wèi)星。她提出“勢壘制約”機制改變材料本征導電特性，與團隊成員一起，成功自主研發(fā)出“釕基高穩(wěn)定MCP電子倍增材料”，攻克MCP溫阻穩(wěn)定性差的瓶頸，為解決新一代高能粒子超快探測系統(tǒng)的高精度實時診斷難題，提供核心材料支撐?！皬臒o到有，路是坎坷的，團隊成員們經(jīng)常加班加點趕進度，廢寢忘食進行技術攻關，但每一步的成功，也給了我們無比的自信?！?蔡華如是說。
在各級領導的充分信任與關心下，在承擔完成國家重大項目的同時，蔡華也在不斷總結凝練從事領域的科學問題，成功獲批1項國家自然科學基金、1項省部級人才項目、1項北京市自然科學基金。
十余年來，她帶領團隊攻克了該領域的多項關鍵技術難題，在微結構功能材料方向上有所收獲，先后獲行業(yè)科技發(fā)明獎一等獎2項、中國建材集團科技發(fā)明獎一等獎3項，并于 2022年成功獲批“十四五”國家重點研發(fā)計劃“擴口微通道板”項目，成為中國建材總院目前最年輕的國家重點研發(fā)計劃項目負責人。對于成千上萬根比頭發(fā)絲還細的玻璃微孔通道來說，他們每一個都需要悉心呵護，也需要各道工藝嚴密配合，而只有一個向心凝聚、分工明確的團隊才能夠完成如此精密的電子倍增材料。作為行業(yè)重點實驗室的主任，蔡華在不斷學習如何能夠更加有效地帶領團隊，在自己成長的同時也培養(yǎng)玻璃基微結構功能材料的生力軍。青年的成長，需要有能夠放心放手讓他們展翅的平臺，在“壓擔子”的過程中，蔡華也在不斷累積培養(yǎng)實踐能力與創(chuàng)新能力，做難而有價值的事。
玻璃基微納結構功能材料是一個先進集成的、多學科交叉的國際前沿研究領域，正因如此，研究與研發(fā)機會多，挑戰(zhàn)也大，知識的更迭速度也很快。要在該領域涵養(yǎng)、踐行、實現(xiàn)“新質(zhì)生產(chǎn)力”，需要在深耕的同時拓寬視野的廣度。當前數(shù)字化、智能化技術飛速發(fā)展，蔡華正在努力與時俱進，學習大數(shù)據(jù)與智能研發(fā)的新技術，力求將“數(shù)智融合”整合助力玻璃基微納結構功能材料的研產(chǎn)，為大幅縮短玻璃基功能材料的長鏈條研發(fā)周期而努力。蔡華的“自勉與共勉”：要成為一片微通道板上成千上萬個陣列微孔中的一個功能微孔，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感與探知；更要成為一個智能功能微孔，感知、診斷、糾偏、傳感；要有組織紀律性，也要有主觀能動性，勇挑重擔 ；要創(chuàng)新發(fā)散地看問題，洞察敏銳地發(fā)現(xiàn)核心問題，更要踏實聚焦地解決問題。
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