“用燈面積150m2，用燈5盞，葉片外觀明顯優(yōu)于不用燈區(qū)域。”“整棚占地12畝，使用面積8畝地，用燈180余盞……補光西紅柿長勢良好，開花早，花期長，坐果率高。”“茄子大棚用燈40盞，用燈時間3個月，比往年增長5000~6000斤左右。”
走進稀土資源利用國家重點實驗室展館，墻面上懸掛的宣傳海報上，采用該實驗室交流LED光源從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)科技人員的評價，清晰可見。其中展示了該團隊研發(fā)的交流 LED光源在寧夏賀蘭縣草莓、壽光稻田鎮(zhèn)黃瓜、德州平原坊子鎮(zhèn)西葫蘆等農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地農(nóng)產(chǎn)品種植中應(yīng)用的成功案例。
在LED光源領(lǐng)域的突破，只是中科院院士張洪杰帶領(lǐng)團隊取得的創(chuàng)新成績之一。這個以張洪杰和孟建為代表的“50后”學(xué)術(shù)帶頭人，以李成宇為代表的“70后”中堅力量，以宋術(shù)巖、馮婧、周亮、龐然和姜麗紅等為代表的“80后”生力軍的科研團隊，始終相信“高附加值、高技術(shù)含量的稀土新材料，能夠?qū)崿F(xiàn)中國稀土產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展”，并堅定地朝這個方向挺進。
創(chuàng)新性解決LED照明難題
LED照明是白熾燈、熒光燈后照明光源的又一次革命，被認(rèn)為是當(dāng)下最具前景的產(chǎn)業(yè)，但我們一直不得不面對的現(xiàn)實是，這一關(guān)鍵核心技術(shù)一直掌握在美、日、韓等國，成為中國相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展受制于人的一個“卡脖子”技術(shù)。
張洪杰說：“加速我國LED科技創(chuàng)新，提升LED產(chǎn)業(yè)整體水平，掌握核心關(guān)鍵材料和器件的知識產(chǎn)權(quán)，是國家重大需求。”
事實上，現(xiàn)有LED照明光源均使用直流電作為驅(qū)動，而市電為交流電，直流LED器件不能直接使用，在工作時必須經(jīng)交、直流轉(zhuǎn)換。這個看似不復(fù)雜的轉(zhuǎn)換過程中，電能耗損、損傷元器件壽命、產(chǎn)生熱量、增加電源成本和設(shè)備占有空間等一系列問題悄然產(chǎn)生，直接影響了光源的使用效率與成本。
在交流LED技術(shù)研發(fā)中，頻閃問題一直是難以解決的世界性難題。據(jù)了解，目前世界各國使用的交流電頻率均為50或60赫茲。由于交流電在其周期內(nèi)要經(jīng)歷電流值從大到小和正反向的過程，因此當(dāng)使用交流電驅(qū)動LED芯片時，芯片發(fā)光也會具有同樣的周期變化過程，從而導(dǎo)致發(fā)光頻閃。
而張洪杰團隊創(chuàng)新性地研發(fā)出了新型稀土LED發(fā)光材料，其發(fā)光余輝壽命與交流電頻率匹配，實現(xiàn)了LED芯片不發(fā)光時發(fā)光粉仍然發(fā)光，從而彌補交流LED電流波動導(dǎo)致頻閃的技術(shù)難題，并成功將該成果完成了從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化的跨越，使中國成為世界上唯一掌握通過稀土熒光粉生產(chǎn)低頻閃交流LED產(chǎn)品的國家。
這里所說的“新型稀土材料”，不僅指材料組分、結(jié)構(gòu)的“新”，更重要的是材料所表現(xiàn)出來的新性質(zhì)與新功能，以及由此延伸出來的新技術(shù)和新用途。
技術(shù)的突破在科研人員的積極探索中，逐步走向了市場，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。2006年，長春應(yīng)化所和四川新力光源有限公司開始合作。二者的目標(biāo)便是瞄準(zhǔn)國際LED發(fā)展的前沿技術(shù)，研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、發(fā)光余輝壽命可控的新型稀土LED發(fā)光材料及交流LED器件。
團隊骨干李成宇說：如今，團隊研發(fā)的低頻閃交流LED產(chǎn)品的“足跡”已經(jīng)遍布美國、加拿大、墨西哥、西班牙、巴西等多個國家，形成泡燈、筒燈、管燈、射燈的四大類產(chǎn)品，并成功應(yīng)用在家庭、地鐵、商場、醫(yī)院等領(lǐng)域。成果也已成功在四川新力光源有限公司和中科光電（長春）股份有限公司實現(xiàn)轉(zhuǎn)化。中國科研人員在LED照明技術(shù)發(fā)展中，濃墨重彩地寫下了屬于中國科學(xué)家的一筆。
群策群力解決有色合金性能難題
在稀土資源的利用與稀土高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)科學(xué)發(fā)展的探索路徑中，該科研團隊始終將科學(xué)研究與國家需求緊密結(jié)合，從稀土基礎(chǔ)理論研究、稀土功能材料、稀土結(jié)構(gòu)材料等不同層面，為我國的稀土研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供理論與技術(shù)支撐。守得住寂寞、耐得住寂寞的科研人員，在埋頭苦干的同時，也選擇主動走出實驗室，扎根生產(chǎn)實踐，到實際工作中解決問題。
973、863、國家科技支撐計劃、重點國際合作、基金委重點項目……在過去的幾十年間，這一團隊承擔(dān)了國家在稀土材料研究中部署的一系列重大科研項目，在稀土鎂合金研發(fā)方面，突破了高強高韌稀土鎂合金、耐熱抗蠕變稀土鎂合金、高強耐蝕稀土鎂合金研發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)。
已在長春應(yīng)化所工作30多年，主要從事稀土鎂合金的研究與應(yīng)用的孟健，向記者回憶起研究團隊初期工作時說，“研究之初，我們遇到的問題是稀土如何改善有色合金的性能？能否應(yīng)用到國家安全和國民經(jīng)濟發(fā)展中？”
彼時，人力不足、設(shè)備奇缺、經(jīng)費有限……但現(xiàn)實的困難并沒有成為桎梏團隊前進腳步的絆腳石。在張洪杰院士的帶領(lǐng)下，團隊克服重重困難，系統(tǒng)研究了稀土在鎂合金中的作用機理，攻克大尺寸稀土鎂合金制備、加工中的關(guān)鍵難題。
回憶起過往成績，團隊科研人員總是說，那是群策群力、多方協(xié)作的結(jié)果，而也正是這個重合作、樂分享的團隊，在航空航天、國防軍工、軌道交通和3C電子產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域，探索出了稀土材料的應(yīng)用路徑。而幾十項稀土鎂合金研究獲授權(quán)發(fā)明專利、多項國家產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)便是對他們工作成果肯定的證明。
在傳承中創(chuàng)新、在繼承中發(fā)揚，是長春應(yīng)化所科研人員的科研底色。團隊一線科研人員，深知前輩苦心鉆研所留下的寶貴積淀何其珍貴，也明白在面對國家對科學(xué)研究提出的新要求下，應(yīng)當(dāng)有足夠的勇氣與魄力大膽創(chuàng)新尋找新的科研方向。唯有此，才能在前輩科研人員打下的堅實基礎(chǔ)上，讓學(xué)科發(fā)展如繁茂的大樹一般開枝散葉。這個研究集體中更是如此。
上世紀(jì)80年代，老一輩科學(xué)家蘇鏘院士曾指導(dǎo)其學(xué)生張洪杰對稀土材料溫敏現(xiàn)象的機理進行了深入研究，為新材料的研發(fā)及應(yīng)用奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。自那時起，國內(nèi)有關(guān)溫敏發(fā)光材料這一研究方向得以開辟。
那時，長春應(yīng)化所科研團隊還曾與風(fēng)洞測溫單位合作開展了一系列有關(guān)稀土發(fā)光測溫材料及其應(yīng)用技術(shù)研究，并根據(jù)風(fēng)洞測溫的特點和對材料的要求，解決了材料的發(fā)光效率、溫度響應(yīng)區(qū)間、響應(yīng)速度和熱釋光干擾等問題，研發(fā)出三大系列滿足不同測溫區(qū)間的高靈敏度發(fā)光測溫材料。老一輩科學(xué)家的探索，打破了外國對該技術(shù)的封鎖，也為后來者打開了科學(xué)研究的一個新的廣闊天地。
伴隨幾十年的積累，該領(lǐng)域的研究也逐步走向深入，并在實際應(yīng)用中填補了一個又一個空白。2012年，稀土發(fā)光測溫材料使用單位將其成功應(yīng)用于某型號實驗，這是我國第一個在激波風(fēng)洞內(nèi)使用發(fā)光材料進行溫度探測的項目，填補了我國在該領(lǐng)域的技術(shù)空白。
如今團隊中的80后年輕成員龐然正在加速成長為稀土溫敏發(fā)光材料研究中的一員。“當(dāng)真正面對風(fēng)洞測溫這一特殊應(yīng)用領(lǐng)域時，我們遇到的困難遠遠超出了我們的預(yù)計。”龐然說，“風(fēng)洞測溫環(huán)境的復(fù)雜性對溫敏材料提出了極其苛刻的要求，一些我們在實驗室可以忽略的材料性質(zhì)，卻成為妨礙材料在風(fēng)洞中使用的關(guān)鍵因素。”
這位年輕的科研人員在這個團隊中，已經(jīng)開始參與一個又一個重要的科研項目，也開始在一個又一個科研難題前面與科研前輩并肩作戰(zhàn)。他清晰地記得，曾經(jīng)一個重大國防工程急需新的測溫材料和測溫技術(shù)。為保證研制進度，該團隊嚴(yán)格規(guī)定了長春應(yīng)化所材料研發(fā)的時間節(jié)點。
時間緊迫，科學(xué)問題仍有重重難關(guān)待解，但團隊卻沒有畏懼不前。最終，在張洪杰和李成宇等人的悉心指導(dǎo)下，一系列如“攔路虎”般的困難最終迎刃而解。后經(jīng)一年多的反復(fù)實驗，第一批性能符合技術(shù)指標(biāo)的發(fā)光測溫材料最終在實驗室內(nèi)成功誕生。
龐然猶記得帶著首批材料抵達風(fēng)洞測溫單位調(diào)整測試參數(shù)的情景。當(dāng)經(jīng)過十幾個小時的高強度工作，并最終在深夜時分采集到第一張高分辨率氣動熱流分布圖像時，對方工程師那激動的神情令龐然記憶猶新……
“國外能做的，我們也能做。”幾十年探索，張洪杰和團隊成員始終堅守著一個信念，那就是把稀土研究的工作做好，“不僅要做到不可替代，更要做到越來越強”，這是一個科研團隊對自己熱愛的事業(yè)作出的最真摯的承諾。■