张洪杰院士：结缘稀土 深耕一生

张洪杰

张洪杰，无机化学家，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，清华大学化学系教授，博士生导师。1953年9月生，吉林榆树人。1978年毕业于北京大学化学系，同年分配到中科院长春应用化学研究所工作，1985年在研究所获理学硕士学位。1993年在法国波尔多第一大学获固体化学、材料科学博士学位后回所工作，1994年被聘为研究员。现担任国家基金委重大项目负责人、中国稀土行业协会理事长、英国皇家化学会会士。历任中科院长春分院院长、中科院长春应化所党委书记、中科院稀土化学与物理重点实验室主任、稀土资源利用国家重点实验室主任、中科院长春应用化学研究所主任。

张洪杰长期致力于稀土功能材料的研究，以材料的结构与功能关系为研究重点，着重解决影响学科发展的关键科学和技术问题，发展了系列材料制备的新方法和技术。他将基础、高技术及应用研究有机结合，研制出的稀土新材料已成功应用于稀土交流LED照明、稀土环保着色剂、航天航空高超风洞测温、稀土镁合金汽车零部件、国防军工兵器等领域，满足了国家的战略需求。发表学术论文500多篇，被他人引用36000多次，获授权发明专利72项。撰写专著1部，编著3部。曾获国家杰出青年基金，入选中科院百人计划、国家基金委创新群体学术带头人，担任国家973项目首席科学家。以第一完成人获得国家自然科学二等奖、中科院杰出科技成就奖、吉林省特殊贡献奖、吉林省科学技术发明一等奖、吉林省科技进步一等奖、吉林省学术成果特别奖、香港“求是”基金会杰出青年学者奖、澳大利亚金袋鼠世界创新奖等奖项。

稀土被称为“工业黄金”“新材料之母”。但这些美誉，或许已经不能完全说明稀土在当下和未来对于人类经济社会发展的重要性和影响力。小到手机、照相机、计算机，大到飞机、导弹、卫星的制造都离不开它。

稀土在张洪杰看来，是闪闪发光的神奇宝库。谈起心爱的稀土研究时，张洪杰的眼中也闪烁着光芒。他的计划表里还有许多项新奇而富有挑战的研究等待他一一突破。

与稀土结缘，张洪杰找到了一生挚爱的研究方向，也找到了科研报国的创新之路。

这条路充满着艰难险阻。在“板凳一坐十年冷”的基础研究领域，张洪杰时刻思考着如何将基础研究与实际应用紧密结合。

成为对社会有用的人，是张洪杰年少时一个单纯的理想。如今，他做出了对国家战略发展领域有卓越贡献的研究成果，研发出的稀土新型材料已广泛应用于经济社会的各个领域。

而对于科学探索，他却仍如少年般，永葆一颗纯真、好奇、赤诚和敬畏之心。

几十年如一日 深耕稀土材料研究

记者：您长期致力于稀土发光材料、稀土功能材料的研究，为什么选择稀土材料作为您深耕的方向？对于研究方向的选择，您有怎样的心得？

张洪杰：稀土是我国重要的战略资源，是高新技术材料的宝库。我国稀土资源丰富，且元素品种齐全，从事稀土材料研究得天独厚。稀土基础研究是国际前沿热点课题，稀土新材料具有十分广阔的应用前景，是改造传统产业、发展新兴产业的关键战略性基础材料。稀土在信息、能源、智能制造、电子芯片、机械钢铁、核电、光纤电缆、石油化工、航空航天、国防军工和兵器系统等13个领域40个行业得到了广泛的应用，对我国具有十分重要的战略意义。

我的导师苏锵院士1952年大学毕业后到应化所从事稀土分离研究，1972年开始从事稀土发光材料的研究。我1982年考取了苏先生的硕士研究生，在苏先生的言传身教和精心培育下，我做出了一辈子从事稀土研究的选择。现在看来这个选择是正确的，因为稀土高端材料在国民经济发展、国防军工等国家安全领域，具有不可替代的战略地位。

在研究方向的选择上，我认为最好能够与国家的战略需求相结合，而且能够将研究落地，做出有用的成果，这样才能为国家经济社会发展作出一些力所能及的贡献。

记者：稀土被称为“工业黄金”，我国稀土材料的研发创新能力在国际上处于什么水平？

张洪杰：经过几十年的不懈努力，我国依靠自己的力量，建立了完整的稀土采、选、冶、用的工业体系，培养造就了一大批稀土科研、产业、管理人才，稀土应用基础研究和技术进步也取得了长足进展。

一直以来中国稀土占据四个世界第一：储量第一、产量第一、出口量第一和消费量第一。但是中国是稀土生产大国，不是稀土高科技强国，具有自主知识产权的高附加值稀土功能材料不多。我国在稀土功能材料的高端应用与世界先进水平还存在一定差距。美国、日本等发达国家把稀土列为战略元素，纷纷加大投入、优先发展，并拥有世界一流的稀土应用技术。因此，我们必须加倍努力，研制出大量自主创新高端稀土新材料，延伸产业链，为国民经济的可持续发展作出应有的贡献。

记者：在当前复杂多变的国际形势下，稀土的研发是否更为紧迫，战略价值是否更加凸显，您是如何理解的？

张洪杰：在当前复杂的国际形势下，稀土的研发迫在眉睫，欧洲、美国、日本等正加大力度发展稀土高端材料，以抢占新一轮产业发展制高点，进一步扩大对我国高端稀土材料的领先优势。稀土是用以保障国家安全的众多武器系统的必需元素，像激光、雷达、声纳、夜视、制导、卫星、导弹、喷气发动机、主站坦克以及装甲战车等等都需要用到稀土材料。

2019年，习近平总书记在赣州考察时强调：“稀土是重要的战略资源，也是不可再生资源，要加大科技创新工作力度，不断提高开发利用的技术水平，延伸产业链，提高附加值，加强项目的环境保护，实现绿色发展，可持续发展。”我们要认真贯彻落实总书记的重要指示，为国民经济的可持续发展和国家安全作出更大的贡献。

“时刻想着如何与应用相结合”

记者：回顾您的科研生涯，如果请您谈谈您最引以为豪的一项研究，您觉得是什么？

张洪杰：最让我引以为豪的是稀土环保着色剂的研究，从研发到产业化经历了一个漫长的过程。稀土环保着色剂可广泛应用于橡胶、塑胶、塑料、油漆、油墨、绘画、陶瓷、印泥、化妆品、皮革及涂料等领域，具有巨大社会意义和经济价值。由于可以替代目前市场广泛使用的有毒有害的有机着色剂和含镉、铬、铅等重金属离子的无机着色剂，稀土着色剂在2016年被列入科技部、工信部和环保部联合颁布的《国家鼓励发展的有毒有害原料产品替代品名录》。在稀土着色剂被列入名录后不久，我们就完成了研发，非常地及时地解决了国家发展的技术瓶颈。

这项研究是我们遇到困难最多的一项研究。我带领团队从2001年开始从事这项研究，总共历时16年。国际上采用的着色剂传统制备方法，大多使用有毒有害或易燃易爆气体，生产过程能耗高，设备损耗大，产量低，成本高，不能实现产业化。我们团队在国际上首创稀土着色剂合成的新方法和技术，打通了连续化、规模化生产工艺技术瓶颈，于2016年底在包头建成了世界首条稀土着色剂连续化、规模化隧道窑生产线，成功地实现了产业化。我们的成果入选2017年中国稀土十大科技新闻和中国科学院2017年度六项科技成果转移转化亮点工作之一。

往往一项研究历时越长，遇到困难越多。作为科研工作者，要有报效祖国的使命感，以及默默奉献持之以恒的精神，才能攻克种种技术难关，才会“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。如果中途遇到困难就轻言放弃，那么国家亟需解决的技术瓶颈就无法突破，坚持到底才能胜利。

记者：化学是非常重要的基础学科，您觉得做基础研究有什么特别的地方，或者说更难的地方？您又是如何突破的？

张洪杰：做基础研究最难的就是始终保持着饱满的热情，基础研究的过程往往很枯燥，可能即使付出了许多努力也得不到理想的结果，在遇到困难时就很容易失去信心。能在自己的研究一筹莫展时还保持着旺盛的精力，继续坚持自己的研究并能解决遇到的科学和技术问题才是最难能可贵的。

古人说：“学以致用”，我觉得即使做基础研究，也要时刻想着如何与应用相结合。科研成果产业化遇到的问题与基础研究息息相关，基础研究做得越踏实，对应用研究越有利。我们在成果转化过程中如果要做原创型创新或者填补国内空白，会遇到许多意想不到的困难。我的体会是贵在坚持，持之以恒，“有所发现，有所发明，有所创造，有所前进”，才能实现从基础研究到产业化的跨越。

记者：您和您的团队目前有哪些研究已经投入产业化应用并取得了成效？您对科研成果如何走出实验室、真正实现产业化有哪些心得？

张洪杰：我们团队有5项成果实现了产业化，其中两项科研成果即高超风洞测温用稀土发光材料和航空航天及兵器用稀土镁合金材料，打破了西方发达国家的封锁和禁运，满足了国家重大战略需求。另外三项科研成果成功地用于国民经济领域，实现了产业化，包括稀土交流LED灯用产品、稀土环保着色剂、稀土镁合金汽车零部件，已累计创产值超过20亿元。

举一个例子，我们团队聚焦最具发展前景的高效照明产业，研制出稀土交流LED发光材料与器件。我们与四川新力光源股份有限公司携手攻关，锁定稀土长余辉发光材料，从源头上解决了交流LED频闪的世界难题。我们着手解决的难题要填补国家的空白，在国际上也鲜有人解决，其难度可想而知。从调研、理论分析、方案设计到实验生产，每个环节都举步维艰。

经过近七年的协力开拓，新一代交流LED照明技术及产品终于问世。中科院鉴定专家组认为：“该成果实现了从基础研究到产业化的跨越，达到国际领先水平，使中国成为世界上唯一掌握通过稀土荧光粉生产低频闪交流LED产品的国家”。目前，研究成果已获得4项中国发明专利授权，27项PCT专利获国际授权，构筑了自主知识产权体系。9大系列室内外照明产品已通过国家及美国保险商实验室(UL)、美国联邦通信委员会(FCC)、欧洲统一(CE)和欧盟环保(RoHS)等认证，销往美国、加拿大、墨西哥、西班牙、巴西等多个国家，销货额已超10亿元，取得显著的经济和社会效益，荣获澳大利亚金袋鼠世界创新奖。

科研成果要想走出实验室、实现产业化，不仅要有很好的科研团队，而且要有具备战略眼光的优秀企业家团队，团队之间密切配合、产学研深度融合是成功的关键。

来清华开拓更创新的研究领域

记者：您博士毕业后就一直在中科院长春应用化学研究所工作，为什么选择来到清华？

张洪杰：我对清华的印象非常好，清华不仅是国内外顶尖的学府，也是管理一流的大学，不仅充满创新活力，也是温馨的家园。清华大学建校至今，已经形成了独特的魅力和深厚的文化底蕴。清华秉承着“厚德载物、自强不息”的校训，百余年来，它的精神滋养着一代代清华人，也在不同的时代背景中被赋予了新的内涵，其中不变的是爱国奉献、追求卓越的精神。所以当清华邀请我加盟的时候，我毫不犹豫地选择了清华。我想借助清华的广阔平台，把我们的科研成果转化为生产力，为经济社会发展作出更大的贡献。

记者：您在清华已经进行了怎样的探索？未来有什么样的目标和规划？

张洪杰：最近我们团队在清华制备了新型稀土纳米晶的热致介晶相，在无溶剂下该介晶相具有长程有序行为，并获得了极化荧光性能，有望实现稀土纳米材料长程有序组装和柔性加工，在新一代微型智能光电器件领域将有潜在的应用前景。

未来，我们计划开展稀土与生物领域交叉基础与应用研究，聚焦稀土发光材料在脑重大疾病诊疗的应用探索，推动轻质高强稀土生物蛋白纤维材料的基础研究与应用，发展形态和结构可控的稀土基生物用粘合剂和皮肤修复材料，结合稀土元素与DNA发展新型协同信息编码和存储材料的研究。

另外有4项科研成果拟借助清华的平台实现产业化，包括稀土交流LED补光灯（蔬菜、水果、农作物等），稀土环保着色剂，高粘合生物医用稀土蛋白胶水，以及用于国家安全的稀土高端材料。

记者：您是稀土资源利用国家重点实验室的主要创建人，并集合了非常优秀的团队。在团队建设方面您有哪些体会和规划？

张洪杰：1996年我担任中科院稀土化学与物理重点实验室主任，2007年我们成功地进入国家重点实验室的行列。二十多年来培养和引进了一大批优秀的年轻人。当今世界科技进步日新月异，人才竞争日趋激烈，世界科技大国的竞争归根到底是人才的竞争。只有全面提升队伍建设和人才培养水平，才能推动科教兴国，才能真正实现从中国制造向中国创造的转变，进而为中华民族伟大复兴和人类文明进步作出更大的贡献。

来到清华后，希望能招聘3-5名优秀人才，成立稀土功能材料研究中心。在加强基础研究的同时，注重科研成果转化，与校企强强联合，实现产业化，为经济社会贡献力量。

“让每位学生发挥最大潜能”

记者：之前采访了您的团队成员，在他们心中，您是一位对学生和蔼可亲但是要求严格的老师，经常鼓励大家开展跨学科的研究。您觉得培养学生哪些方面的能力最重要？在培养学生方面您有哪些心得？

张洪杰：培养学生最重要的还是独立思考能力、动手能力，交流能力。在研究生阶段，论文题目选定之后，就需要提出自己的看法和想法，对遇到的科学问题提出可能的解决方法，这都需要独立思考能力以及良好动手能力来实现。交流能力也很重要，从事科学研究需要相互交流，相互学习，相互借鉴，共同提高。在交流中，大家通过思维碰撞，发现自己的问题，为自己的研究进一步开展提供新的想法。

培养学生要注重因材施教，不同的学生因为成长环境、接受的家庭教育和学校教育不同，养成了不同的性格，也具备不同的能力。在培养学生独当一面地解决科学问题的过程中，不要抹去他们身上原有的闪光点，不要把所有学生都进行模式化培养，而是要让每位学生发挥最大潜能，展现出最好的自己。人尽其才，才能培养出人才。作为一名老师，要有社会责任感，不仅要把好学生培养得更加优秀，还要把相对落后的学生培养好，让他们成为有用的人才。

记者：您会如何向想要进入化学学科学习研究的学生或年轻者描述当下化学学科？

张洪杰：化学学科已经有200多年的发展历史，在发展中逐渐完备，形成如无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学与物理、化学生物学等众多二级学科，成为科学体系中不可或缺的重要一环。化学是研究物质变化的科学，在变化中创造出新物质，改造丰富了现有的物质世界，化学学科的成果已经走进日常生活的方方面面。当前各学科都在快速发展中，化学学科也日益彰显出与其他学科之间的联系。只有在学科交叉中借鉴发展出化学学科的新方向、新理论，才能把握化学学科发展的新机遇。

记者：您对有志从事科学研究工作的年轻人有什么建议？

张洪杰：从事科学研究要保持严谨的态度，做科研是一件十分严肃的工作，来不得半点的马虎，一处小小的不注意，可能就会导致最终结果的准确性出现偏差，所以做研究要兢兢业业。对于新问题不要畏惧，要敢于去尝试，有解决问题战胜困难的信心，就像学习游泳一样，不下水永远也学不会。同时，科学研究并不会一直顺利，要保持平和的心态，遇到困难时不要气馁，不要因为一时的失败就选择放弃，要静下心来分析原因、解决困难。另外，还要做好规划，设立长期目标与阶段目标，长期目标可以是未来几年科研工作的规划，阶段目标可以是对某一课题或某一想法的实施方案。明确了目标就有了努力的方向，在开展研究工作时，向着自己的既定目标前进，不被其他事所分心，持之以恒，定能成功。