聂秋华在北京领奖(左三) 图片由本人提供
团队成员向记者展示红外硫系玻璃 记者 王颖 摄
昨天上午,2014年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行。
宁波大学聂秋华教授作为第一完成人获得国家技术发明奖二等奖(一等奖仅3个)。获奖的项目全称是“新型红外硫系玻璃制备关键技术及应用”,听上去很深奥。在聂教授赴北京领奖前,记者采访了他,听他用通俗的语言解释项目在研究什么,在百姓生活中有哪些应用。
[ 记者现场探秘 ]
看着像黑乎乎的铁疙瘩
手摸了下墙壁,显示屏上有个清晰手印
作为一个文科生,记者先问了个“外行”的问题——什么是红外硫系玻璃,和日常装窗户上的玻璃有什么区别呢?
“你看,就是这个。”聂秋华从实验室的台子上拿起一个黑乎乎的类似铁块的东西笑着说,“这就是,看着像黑乎乎的铁块吧。”
记者接过来仔细打量起来,还真像是铁块,表面是黑漆漆的颜色,不透光,分量比铁轻,但比玻璃要重。
“日常窗户上的玻璃是氧化玻璃。红外硫系玻璃是非氧化玻璃,是在真空环境下由硫、硒、碲这些物质来熔融合成。”除了黑色的,还有黄色的、红色的,可以捕获不同波段的光线。
“和普通玻璃比,能干什么用呢?”
聂秋华没有直接回答,而是带记者走进一个实验室。
没有开灯,光线昏暗,可是,显示屏上出现了人影的轮廓。
开灯后,室内光线顿时明亮了,可显示屏上的人像并没有变化。
记者伸手摸了下墙壁,墙上并没有留下肉眼可见的痕迹。
再看显示屏,上面出现了一个清晰的掌印。原来,镜头敏锐地捕捉到了留在墙面上的温度,从而成像。过了会,这个手印才慢慢退去。
“显示屏连接了装有红外硫系玻璃做成的相机。可以通过捕捉红外温度来成像。”聂秋华耐心地解释道,和光学成像不同,红外硫系玻璃捕捉的不是可见光光线,而是红外电磁波,以此来成像。人站在黑色的背景下,光学相机可能拍不到,但是人还在散热,红外硫系玻璃仍然能感受到,成像不受光线影响。能拍到墙壁上的手印,也正是因为温度。
让车载夜视“看”到400米左右
无压力面对-40℃至70℃温差
那这神奇的红外硫系玻璃有什么用处呢?
“红外热成像在军用和民用上都有很旺盛的需求。比如,在漆黑的洋面上,用上了红外热成像技术,就能看到很远的地方。”聂秋华说,目前,在民用领域的最大突破是车载夜视系统上,夜间识别目标距离达到了400米,大大提高了夜间行驶的安全性。现在宝马的高端车型上,已经安装上车载夜视设备。目前,随车一体化车载夜视设备价格还比较高昂,外接的话,价格在几千元左右。包括宁波本土企业在内的国内企业,正在探索把这项技术应用在手机终端上。
“在此之前,我们怎么实现红外热成像技术呢?”
“主要靠锗单晶来代替或者进口硫系玻璃产品。但是,进口的制约很大,国外尤其严格封锁大尺寸硫系玻璃制备技术。”
硫系玻璃作为红外透镜材料具有独特的优势。比如,加工效率高,可以精密模压,比金刚石车削提高10倍以上,原料成本是锗单晶的1/3。在温度适应上,锗单晶比较“娇气”,温度变化一大,图像不稳定。而硫系玻璃可以无压力地面对零下40℃至70℃这样110℃的温差。
现在,很多情况下,光学镜片和红外硫系玻璃制成的镜片会一起使用。比如,在美剧和TVB的警匪片中,当警方在门外举枪瞄准时,门不是很厚的话,就可以通过红外热成像技术,“看”到门后面的状况从而瞄准射击。
[ 十年磨一剑 ]
实验室最早设在地下车棚
“你们是国内最早研究硫化玻璃的吗?”
“不是。国际上对硫化玻璃的研究从上世纪50年代开始了,我们国内的研究机构在70-80年代开始研究。”
“为什么一直没有出成果呢?”
“这项技术难点本来就很多,而且成本也很高。”聂秋华举了个例子,制作红外硫化玻璃的原料成本价格按克计算,每制作一炉仅原料成本就要5000元左右。
“可以说,在启动这个项目开始,我们就知道难度大,也算是明知山有虎偏向虎山行吧。庆幸的是,这个项目得到了各级政府很大的财政支持。”
2005年,这一项目正式启动。
采访中,有团队成员和记者报料:“最早的实验室在地下车库呢!”
聂秋华证实了这件事。“是啊,没有场地,我们就把地下室的自行车棚改成了实验室。光线很差,也很矮。条件很艰苦?不觉得。当时觉得,终于能启动这个项目,已经很高兴了。”
2005年至今,可以说是十年磨一剑。
“这个过程很漫长吗?”
“不算。对材料研究来说,不觉得慢。”聂秋华语调从容却神色认真地说,“做研究也好,做任何事情也好,都不能急于求成。只要大方向是对的,慢慢来,一点点积累,总有一天,你会突然发现,有成果了,走在前面了。”
光脱模温度,就试了500多次
10年研究,难点自然有很多。
架不住记者的再三“请求”,聂秋华讲了两个例子。
“各种原材料装在石英管子里融化再成形,融化时的温度有1000多摄氏度。什么时候取出来合适呢?早了不行,晚了不行,都会影响成品质量。在研究各类文献的基础上,单什么温度时脱模这一点,我们就做了几年的实验,试了500多次,终于找到了合适的温度。”
“比如,购买来的原材料纯度都是99.99%的。平时,如果是4个9纯度的黄金,大家都觉得很纯了。可是,对我们来说,还是不行,微乎其微的杂质仍然可能影响成品的质量。那就想到,要把每种原材料都高温气化,再进行提纯。问题来了,这个过程中,又不可避免地混进了氧气、水等杂质。经过反复试验,我们终于找到了几种原料一起气化提纯的方法。”
这样的故事还有很多,10年,一步步走来。团队成员已经不记得,这中间有多少次失败,这中间有多少个不眠夜。
现在,“宁波智造”的硫系玻璃光学性能参数已经优于美、法、德等国的同类产品。这个项目使得我国硫系玻璃制备及应用技术达到了国际先进水平,改变了我国这类产品长期依赖进口的被动局面,并走向了国际市场,提升了国际竞争力。
产学研结合紧密,也是这个项目的一大特色。2007年以来,项目发明技术成果已经在国内红外镜头龙头企业云南北方驰宏光电有限公司等单位应用,建立了规模化生产线。开发了100多款温度自适应硫系玻璃红外镜头,广泛应用于民用及国防各类热成像仪。近3年新增销售额1.56亿元,新增利税4000多万。 □通讯员 张彩娜 记者 王颖
[ 数说2014国家科学技术奖 ]
全国 共授出327个奖
2014年度国家科学技术奖励共授奖318项成果、8位科技专家和1个外国组织。其中,国家最高科学技术奖1人;国家自然科学奖46项,其中一等奖1项、二等奖45项;国家技术发明奖70项,其中一等奖3项、二等奖67项;国家科学技术进步奖202项,其中特等奖3项、一等奖26项、二等奖173项;授予7名外籍科学家和1个外国组织中华人民共和国国际科学技术合作奖。
浙江 34项科技成果获奖
金报讯(通讯员 周炜 记者 陆冠均)2014年度国家科学技术奖1月9日揭晓,记者从浙江省科技厅了解到,今年浙江省有34项科技成果获国家科学技术奖,是近三年来获奖数量最多的一次,其中我省为主完成的10项,参与完成的24项。
其中2014年度,浙江大学作为第一完成单位完成的5个成果获得表彰,其中自然科学奖二等奖一项,技术发项,科技进步奖二等奖2项。
宁波 还有3个项获二等奖
金报讯(通讯员 张彩娜 记者 王颖)记者从宁波市科技局了解到,这次,宁波还有3个项目作为合作单位获国家科技进步二等奖。分别是莨菪所的药物成瘾,材料所和韵升的稀土磁性材料,宁大的植物病原分子检测项目。
宁波市科技局工作人员介绍道:自2006年以来,截至目前宁波作为第一完成人(单位)身份获得的国家科学技术进步奖、国家技术发明奖、国家自然科学奖已达11项。
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