■中國科學院記者 張楠
“工作到后半夜，好不容易躺在折疊床上休息，卻根本睡不著。閉上眼睛，腦子里還是涂層研制中遇到的各種問題?！敝袊茖W院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員蒲吉斌坦言，每次承擔科研攻關(guān)任務(wù)，壓力都非常大。
“但壓力就是動力。在科研攻關(guān)中遇到困難挫折是常事，要迎難而上?！逼鸭笳f，“國家相信我們，給予各種資源，因此再難我們也要不辱使命。”
蒲吉斌和團隊致力于研發(fā)在苛刻環(huán)境下堅不可摧的表面涂層。他們成功實現(xiàn)了我國快堆核心部件表面防護材料技術(shù)的國產(chǎn)化和自主可控，并建設(shè)了工程化平臺，實現(xiàn)了高性能防護涂層的工程化應(yīng)用，保障了我國許多“大國重器”工程的順利實施。
擔當
2015年初，蒲吉斌接到一個電話，中國原子能研究院（以下簡稱原子能院）向他咨詢反應(yīng)堆安全服役的專業(yè)技術(shù)。正是這通電話，將蒲吉斌的研究生涯與核電快堆聯(lián)系起來。
第四代核能鈉冷快堆具有快中子通量高、運行溫度范圍寬的特點，能夠解決目前核能發(fā)展過程中存在的鈾資源不足和核廢料處理難的問題，是我國核能發(fā)展“三步走”戰(zhàn)略——“熱堆—快堆—聚變堆”的重要階段，將緩解能源危機，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。
在250℃~650℃的高溫液態(tài)金屬腐蝕以及中子輻照、摩擦磨損等極端工作環(huán)境中，核心組件的可靠性和壽命關(guān)系著整個反應(yīng)堆能否安全服役。
掛掉電話，蒲吉斌立刻意識到這里蘊含核能領(lǐng)域的一項重大需求——強韌耐蝕抗輻照特種涂層。但此前，我國在這一領(lǐng)域幾乎沒有技術(shù)積淀。
要確?？於押诵慕M件高安全可靠運轉(zhuǎn)40年，傳統(tǒng)的潤滑、耐磨、耐蝕涂層都無法滿足要求。在快堆特種高溫合金構(gòu)件表面，可控地制備出能夠滿足高安全服役需求的涂層，成為我國自主建設(shè)首座示范快堆的關(guān)鍵技術(shù)要求。
經(jīng)過與原子能院近兩年的技術(shù)溝通，蒲吉斌團隊在2016年末爭取到“涉鈉設(shè)備表面處理及涂層研發(fā)”合同，開啟了四代核能技術(shù)的相關(guān)研究。
2019年，該團隊研制出國內(nèi)首臺液鈉環(huán)境摩擦試驗系統(tǒng)，在國際上首次報導了涂層在高溫液鈉中長期服役的結(jié)構(gòu)演變和性能，提出液鈉中高穩(wěn)定相的設(shè)計準則，并發(fā)展出相關(guān)技術(shù)，成功突破快堆合金表面特殊相結(jié)構(gòu)涂層的強韌耐蝕抗輻照一體化瓶頸，研發(fā)出6種快堆合金的涂層工藝，通過了6000小時液鈉相容性考核。
攻堅
2020年2月，蒲吉斌團隊又承擔了示范快堆31根動導管的表面防護涂層工程化制備任務(wù)。
這是一項必須按快堆工程整體建設(shè)節(jié)點完成、只許成功不許失敗的任務(wù)。
為保證按時合格交付任務(wù)，蒲吉斌還立下了“軍令狀”?！白隹蒲芯鸵铱杏补穷^，并能啃下硬骨頭?！彼f。
示范快堆控制棒驅(qū)動系統(tǒng)的動導管長2.7米，是保障控制棒驅(qū)動機構(gòu)可靠工作的重要組件，也是典型的大長徑比薄壁異型管，不僅要經(jīng)受高溫液鈉的強腐蝕和輻照，同時還存在控制棒的沖擊磨損，是堆內(nèi)工況環(huán)境最苛刻的重要部件。彼時國內(nèi)連滿足要求的工程化設(shè)備都沒有。
蒲吉斌帶領(lǐng)團隊從“零”開始，多方調(diào)研，不到一年就建成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高溫真空復(fù)合熱擴滲工程化裝備。
然而，在距離任務(wù)交貨期僅幾個月的關(guān)口，發(fā)生了新冠疫情。蒲吉斌和團隊主動請纓回到封控區(qū)內(nèi)的試驗場所持續(xù)攻關(guān)，確保每個環(huán)節(jié)和細節(jié)都萬無一失。
他們很快迎來工程化驗證的關(guān)鍵時刻。但蒲吉斌甲狀腺出了問題，要立刻做手術(shù)。直到手術(shù)前一天的夜晚，他還在處理事務(wù)，術(shù)后剛能坐起來就又開始辦公。
經(jīng)過4個月的高強度攻堅，他們最終突破從材料、工藝、設(shè)備到工程化的全鏈條關(guān)鍵技術(shù)，成功解決了動導管表面涂層制備的控型控性工程化難題，確保了項目如期完成，為我國首座示范快堆核心組件的國產(chǎn)化應(yīng)用作出了重要貢獻。
征途
憑著堅韌不拔的意志，蒲吉斌接連承擔苛刻環(huán)境特種防護材料攻關(guān)任務(wù)，研制出抗熱腐蝕、抗磨蝕、高溫阻氫等系列特種功能涂層，解決了航空航天、核能及海洋裝備重要型號關(guān)鍵部件的損傷防護與延壽難題，為“大國重器”披上堅不可摧的“鎧甲”。
“我們考慮，能夠應(yīng)用于長壽命航天器的新一代空間功能涂層，也要能面向濱海航天發(fā)射以及未來海上發(fā)射的場景，以及深空探測、探月、探火等場景?！逼鸭笳f。
他以我國空間站太陽能柔性電池翼為例，指出太陽翼伸展機構(gòu)的低摩擦功能涂層在面對濱海發(fā)射的高濕熱環(huán)境時，需要具有可靠的環(huán)境適應(yīng)性；長期在軌運行期間，要能夠抵御高劑量原子氧的輻照。
通過功能元素復(fù)合調(diào)控、納米多層精細結(jié)構(gòu)構(gòu)筑及晶體取向的精準控制，蒲吉斌帶領(lǐng)團隊解決了空間特種功能涂層在海洋高濕熱環(huán)境和空間原子氧輻照下的性能劣化以及早期失效難題。他們研發(fā)的海洋環(huán)境適應(yīng)性抗輻照低摩擦涂層通過了發(fā)射場環(huán)境暴露適應(yīng)性測試、全壽期高劑量原子氧加速輻照試驗及熱真空疲勞壽命試驗，已經(jīng)成功應(yīng)用于中國空間站柔性太陽翼伸展機構(gòu)2萬余個部件。
新一代空間功能涂層確保了我國空間站太陽翼在10年以上的在軌服役期間，“張弛有度，收放自如”且“萬無一失”。
一路走來，蒲吉斌帶領(lǐng)團隊始終聚焦國家需求，不斷變化研究方向，從空天走向海洋、從臨海進入深遠海，逐步形成了一支面向高技術(shù)領(lǐng)域的材料損傷防護與特種功能材料創(chuàng)新攻關(guān)團隊。
“科研工作不僅要追求知識的積累，更重要的是解決實際問題，服務(wù)于國家的需要?！彼Ｍ@份責任感與使命感能代代傳承。
（原文發(fā)布于2024年10月14日《中國科學報》第3版）
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