回想这几年走过的科研之路,尤其读 博期间的点点滴滴,真是感慨万千,有进步 的喜悦,也有百思不得其解时的烦恼。深深 的感觉到只有点滴的积累才能汇聚成涓涓细 流,最终奔向汪洋大海。
我最早在高校从事过规划与科研管理, 尽管当时不是一线科研工作者,但是这份工 作使我开拓了视野,也对科研工作有了整体的认识。我当时负责的工作包括学校发展与 战略规划、科技规划、学科建设规划、校园 规划、重大科研项目申报及管理等,是一线 科研人员与管理部门沟通的桥梁。通过 4 年 的历练,使我对科研单位、科研管理部门及 国家层面的管理体系有了比较深入的了解, 锻炼了自己的沟通协调能力,这段经历让我 对一线科研工作有了新认识,使我坚定了从国家需求出发,做开创性科研的信心。
2007 年 3 月作为联合培养博士研究生来 到了力学所,是我科研工作的开始。如何选 择一个合适的题目,是每个读研究生的同学 需要面临的第一个问题,选题不仅对研究生 期间的工作有重要影响,甚至会决定职业走 向。在选题过程中我奉行的宗旨是面向国家 需求,立足现有条件,选择感兴趣的题目。 题目选定后要对所属领域的研究历史进行全 面了解,并从综述类文献入手,梳理国内外 从事该方向的课题组。在全面了解了该方向 的研究情况后,就要着手开始大量阅读与之 相关的文献,保持及时跟踪文献的习惯。看 文献是一项长期基本任务,需要一直坚持。 同时还要根据课题组的条件与目标,对实验 进行合理的设计,遇到不懂的问题及时与导 师及学长沟通,切记闭门造车。
2007 年,我来到力学所后做的第一件事 就是选题, 和指导老师王育人研究员沟通后, 最终选择先进水声材料作为研究方向,主要 原因有三个方面,首先这个方向与应用结合 紧密,有重大国家需求;其次课题组具备光 学材料研究基础,声学材料从波动方程上与 其有一定类比性,但是方程更复杂,科学上 和工程方面需要解决的问题更多,也是复合 材料力学和智能材料与结构力学领域的研究 热点;第三,因为我在前期工作中对水声材 料有了一定的了解, 对这个课题也很感兴趣。
题 目选好后我首先大量调研 了相关文 献,水声材料并不是一个新兴学科,早在二 战末期德国人就开始了消声瓦的研发与使 用,经过几十年的发展,已经开发出不同门类和应用方向的系列材料。我在研究中发现 尽管有不同门类,但这些材料大都以橡胶类 为主, 主要原因就是它与水的特性阻抗匹配, 声波在水与材料界面处反射较少,大部分声 波可以进入到材料内部产生作用。但是这种 材料最大的问题是随着静水压力的增加,弹 性模量也会随之增大,最终导致失效,这一 问题是该领域需要解决的重要问题之一;此 外,由于受到质量密度定律所限,以孔腔和 橡胶组成的吸声结构无法有效控制低频宽带 声波,使材料受限。发现了问题后,我又查 阅了大量文献,尤其是对声学材料的前沿文 献进行了深入调研,最终确定了利用局域共 振原理设计新型水下吸声材料的研究方向。 局域共振结构借鉴了原子紧束缚模型,并获 得了相应的声学表现形式,能够打破质量密 度定律,实现小尺寸材料控制长波长声波的
目标。但是该模型的提出仅为验证声学原理, 如果不加改进的用于水声材料研发将导致频 带过窄、质量过重、无法实用等问题。通过 和导师的深入讨论,从模型原理出发,我们 引入了木堆结构及互穿网状结构。
结构确定好后就要开展实验研究,由 于我们提出的复合材料由金属与高分子材组 成,需要通过实验将材料制备出来并进行测 试,为此我又重新学习了金属材料的冶炼工 艺与高分子材料的合成方法。那段时间我给 自己制定的学习计划是每周只有周六下午可 以休息, 其他时间都是早 7 点 30 进实验室到 晚上 12 点 30 回宿舍,实验紧张的时候都会 一直做到凌晨 2 点多, 但是当时并不觉得累, 反而觉得睡觉是在浪费时间,现在回想当时的工作状态真的很高效,所以,同学们要珍 惜这段没有太多外界干扰的学习时光,全心 投入才能取得更好的成绩。
经过三年的努力,我从一名行政人员转 型为一名一线科研工作者,通过博士与博士 后阶段的学习,我们提出了局域共振声子木 堆及声子玻璃两种新型水声材料,相关文章 发 表 于 Applied Physics Letters, Journal of the Acoustical Society of America 等期 刊上, 并在博士后期间获得了 2010 年度王宽 诚博士后工作奖及博士后基金的资助,2012 年出站后我留所工作至今。
从来力学所做联合培养博士生到现在已 有 13 年, 尽管我没有取得什么轰动性的重大 科研进展,但比尔 · 盖茨对员工讲的话“人 可以不伟大,但不可以没有责任心”深深的 印在我的心里。我相信普通人只有具备了高 度的责任感和使命感,才能在工作中勇于担 当,勇于奉献,全心投入,在每一个环节中 力求完美,在平凡的工作岗位上也能做出出 色的成绩。外人往往认为科研工作是艰苦、 枯燥、乏味的,具有开创性的科技创新工作 确实需要具备几十年如一日甘坐“冷板凳” 的意志与勇气。但是回望自己十几年的科研 生活,并不完全是枯燥与乏味,科学研究就 是一个提出问题、分析问题和解决问题的过 程,如果全身心投入,更多是对未知领域探 索的兴奋与获得知识的满足感,正如我国著 名数学家谷超豪院士所说: “别看它们表面上枯燥,其实只要深入进去,就会发现其中 奥妙无穷,充满快乐,而正是这快乐给予了 我无穷的动力。”我目前从事的科研工作已 经从水声材料发展到超材料、超表面以及激 光 3D 打印等方向,尽管每天依然忙碌,但 是能够通过不停学习获得新知识与新突破的 喜悦,使我感觉生活与工作很充实。
新时代是实现梦想的时代,每个人都有 自己的梦想, 而奋斗是实现梦想的必由之路。 希望我们在力学所都能找到适合自己的科研 方向,不负韶华,为实现中华民族伟大复兴 的“中国梦”贡献力量!
姜恒,副研究员,中国科 学院微重力重点实验室。研究 领域:1)智能材料与结构力 学设计及应用;2)先进声学 材料原理分析与结构优化;3) 异种金属激光 3D 打印机理研 究与技术研发。