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最美工程技術(shù)人員 | 蔡華：在特種材料實驗室見“微”知著 壓擔(dān)成長
來源：中國建材總院 發(fā)布時間：2024-08-01新時代是奮斗者的時代，工程技術(shù)人員是科技成果落地的重要執(zhí)行者。他們用智慧的思維和勤勞的雙手演繹了一個個奇跡；面對難題，他們專啃“硬骨頭”，讓一個個困難成為提高技術(shù)和能力的動力，讓一個個項目高質(zhì)量完成，他們就是中國建材最美工程技術(shù)人員。
蔡華，中國建材總院北分建筑材料行業(yè)特種光電材料重點實驗室主任
小小的多孔玻璃薄片匯集了大大的集成智慧
“我與微通道板相識于2014年底的一次材料微納表征與綜合性能剖析，自此也開始了我探索解決微通道板領(lǐng)域的一個個有趣問題、見‘微’知著的旅程。”中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司北京分公司建筑材料行業(yè)特種光電材料重點實驗室主任蔡華說。
微通道板（MCP）是一種精密的先進電子倍增材料，1964年，EvansD.S. 等人在美國NASA Goddard太空飛行中心的低能帶電粒子探測裝置上開展了極弱信號粒子的連續(xù)通道電子倍增試驗，首次證實了MCP作為極端粒子探測用倍增材料可行性。此后，歷經(jīng)多年發(fā)展，具備了高增益、高時間分辨力、高空間分辨率、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢，被廣泛用于高能物理探測、空間天文探測、精密守時等領(lǐng)域。
從第一眼看到微通道板開始，蔡華就被這個小小的神奇魔法師吸引。從外形上看，MCP像是在一個1元硬幣大小的玻璃上，均勻排布著有數(shù)百萬個比頭發(fā)絲的十分之一還細(xì)的微孔管道。
從功能上說，電子一旦進入 MCP 微孔管道，就像瘋狂撞球游戲中的小球，小球撞擊到管道壁會分裂成2個，2個分裂小球繼續(xù)撞擊管道壁會變成4個，不斷重復(fù)直到變成一個數(shù)量龐大的小球軍團，實現(xiàn)電子倍增信號放大，MCP是玻璃基微結(jié)構(gòu)功能材料中的重要一員，也是多種國際先進的精密科學(xué)儀器、極弱信號探測器、多種重要裝置的“心臟”。小小的一片多孔玻璃薄片，匯集了從玻璃到金屬 / 薄膜設(shè)計與制造、從納觀到介觀直至宏觀的電學(xué)與電子學(xué)調(diào)制、從核物理到物理/化學(xué)的多領(lǐng)域交疊，匯集了大大的集成智慧，雖小但很重要， MCP材料性能進步，往往能帶來探測器件的跨代式發(fā)展。
惟愿不負(fù)韶華踐行初心
MCP 技術(shù)集成度高，其性能的改善往往需要多學(xué)科交叉綜合解決。面對國家重大需求與電子倍增材料不斷更迭演進的發(fā)展需要，自2014 年底進入總院玻纖院微通道板攻關(guān)研發(fā)團隊起，她與同事們一起日夜兼程、攻堅克難，一邊不斷完善微通道板生產(chǎn)平臺，一邊攻克重大項目關(guān)鍵難題。“我們經(jīng)常在國內(nèi)各玻璃工業(yè)設(shè)計院、高性能測試表征院所與高校奔走，穿梭于實驗室各個角落；辦公桌就是我們的‘飯桌’，實驗臺就是我們的臨時‘休息地’” 蔡華說。
2017年開始，面對我國高精度衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展態(tài)勢、針對新一代高能粒子超快探測系統(tǒng)應(yīng)用急需，蔡華承擔(dān)主持多項配套科研項目，不斷學(xué)習(xí)優(yōu)化個人的知識架構(gòu)，結(jié)合個人在材料仿真設(shè)計優(yōu)勢與總院玻纖院培養(yǎng)的玻璃材料設(shè)計與制備知識儲備，帶領(lǐng)團隊提出了利用“高表面束縛能玻璃”來提升微通道板（MCP）玻璃的耐離子轟擊特性，相關(guān)技術(shù)授權(quán)國際發(fā)明專利1項，作為核心技術(shù)成功用于銫原子鐘 MCP，使其工作壽命提升10倍，解決國產(chǎn)銫原子鐘關(guān)鍵電子倍增材料的工作壽命“卡脖子”難題，服務(wù)我國導(dǎo)航衛(wèi)星。她提出“勢壘制約”機制改變材料本征導(dǎo)電特性，與團隊成員一起，成功自主研發(fā)出“釕基高穩(wěn)定MCP電子倍增材料”，攻克MCP溫阻穩(wěn)定性差的瓶頸，為解決新一代高能粒子超快探測系統(tǒng)的高精度實時診斷難題，提供核心材料支撐。“從無到有，路是坎坷的，團隊成員們經(jīng)常加班加點趕進度，廢寢忘食進行技術(shù)攻關(guān)，但每一步的成功，也給了我們無比的自信。” 蔡華如是說。
在各級領(lǐng)導(dǎo)的充分信任與關(guān)心下，在承擔(dān)完成國家重大項目的同時，蔡華也在不斷總結(jié)凝練從事領(lǐng)域的科學(xué)問題，成功獲批1項國家自然科學(xué)基金、1項省部級人才項目、1項北京市自然科學(xué)基金。
蔡華創(chuàng)新工作室
十余年來，她帶領(lǐng)團隊攻克了該領(lǐng)域的多項關(guān)鍵技術(shù)難題，在微結(jié)構(gòu)功能材料方向上有所收獲，先后獲行業(yè)科技發(fā)明獎一等獎2項、中國建材集團科技發(fā)明獎一等獎3項，并于 2022年成功獲批“十四五”國家重點研發(fā)計劃“擴口微通道板”項目，成為中國建材總院目前最年輕的國家重點研發(fā)計劃項目負(fù)責(zé)人。
對于成千上萬根比頭發(fā)絲還細(xì)的玻璃微孔通道來說，他們每一個都需要悉心呵護，也需要各道工藝嚴(yán)密配合，而只有一個向心凝聚、分工明確的團隊才能夠完成如此精密的電子倍增材料。
作為行業(yè)重點實驗室的主任，蔡華在不斷學(xué)習(xí)如何能夠更加有效地帶領(lǐng)團隊，在自己成長的同時也培養(yǎng)玻璃基微結(jié)構(gòu)功能材料的生力軍。青年的成長，需要有能夠放心放手讓他們展翅的平臺，在“壓擔(dān)子”的過程中，蔡華也在不斷累積培養(yǎng)實踐能力與創(chuàng)新能力，做難而有價值的事。
力求拓寬廣度、加深深度、守正創(chuàng)新
玻璃基微納結(jié)構(gòu)功能材料是一個先進集成的、多學(xué)科交叉的國際前沿研究領(lǐng)域，正因如此，研究與研發(fā)機會多，挑戰(zhàn)也大，知識的更迭速度也很快。要在該領(lǐng)域涵養(yǎng)、踐行、實現(xiàn)“新質(zhì)生產(chǎn)力”，需要在深耕的同時拓寬視野的廣度。當(dāng)前數(shù)字化、智能化技術(shù)飛速發(fā)展，蔡華正在努力與時俱進，學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)與智能研發(fā)的新技術(shù)，力求將“數(shù)智融合”整合助力玻璃基微納結(jié)構(gòu)功能材料的研產(chǎn)，為大幅縮短玻璃基功能材料的長鏈條研發(fā)周期而努力。
蔡華的“自勉與共勉”：要成為一片微通道板上成千上萬個陣列微孔中的一個功能微孔，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感與探知；更要成為一個智能功能微孔，感知、診斷、糾偏、傳感；要有組織紀(jì)律性，也要有主觀能動性，勇挑重?fù)?dān) ；要創(chuàng)新發(fā)散地看問題，洞察敏銳地發(fā)現(xiàn)核心問題，更要踏實聚焦地解決問題。
