世界視點！985青年教授成果入選Nature年度亮點

看到《自然》雜志將自己的工作評價為“remarkable”“highlight”，李志明的心情反倒比較平靜。這與6年前他第一次發(fā)表《自然》論文時的狀態(tài)截然不同。

“在科研路上，我有過無數(shù)艱難的歲月，也有過一些自信滿滿的時刻，現(xiàn)在的心態(tài)則越來越平和。”接受《中國科學(xué)報》采訪時，李志明講述了自己從寒門學(xué)子出發(fā)，成長為一名青年科學(xué)家的故事。在這條充滿艱辛與挑戰(zhàn)的路上，至少有3段經(jīng)歷勾勒出了他迄今為止的奮斗歷程。

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李志明 （受訪者供圖，下同）

2022年12月15日，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》刊文盤點了年度亮點新聞和觀點：從1月到12月，每月各遴選出一項引人注目的科研工作。

中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授李志明與德國馬普學(xué)會鋼鐵研究所執(zhí)行所長Dierk Raabe教授等研究人員合作發(fā)表的論文當(dāng)選8月亮點工作。這篇論文報道了一種同時具有優(yōu)異軟磁性能和機械性能的多組元軟磁合金材料。

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被《自然》點贊的工作是什么樣的？

要弄清楚這篇入選《自然》年度亮點的工作講了些什么，就要了解長期困擾軟磁材料領(lǐng)域的一個經(jīng)典難題：軟磁性能和機械性能（強度和塑性等）像“魚與熊掌”一樣難以兼得。

軟磁材料是一類矯頑力低，容易磁化也容易退磁的磁性材料，可以應(yīng)用于各類電能轉(zhuǎn)換設(shè)備中。對很多鋼鐵廠來說，制造硅鋼等軟磁合金材料堪稱“致富法門”，相對于普通鋼材，軟磁合金材料可以制造發(fā)電機轉(zhuǎn)子等核心部件，在市場上的地位完全不同。

“但是現(xiàn)有的軟磁材料，幾乎都有一個很大的缺憾：機械性能不足?！崩钪久飨颉吨袊茖W(xué)報》解釋，“這樣的材料，一方面很難加工成復(fù)雜特殊的形狀，無法滿足更高水平的產(chǎn)業(yè)需求；另一方面，使用壽命短，殘次品和報廢率都很高，造成了大量浪費，也給生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來很大損失?！?/p>

難題的關(guān)鍵原因在于，絕大多數(shù)提高材料機械性能的方法，都會降低材料的軟磁性能。為了突破這個難點，李志明和他的合作者們開發(fā)出一種包含5種元素的Fe-Co-Ni-Ta-Al多組元合金，通過獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和機理優(yōu)化避免了兩種性能之間的沖突。

“他們研究獲得成功的一個重要因素在于，多組元合金中的多種組成元素，能夠允許不同的、甚至經(jīng)常相互沖突的性能分別優(yōu)化——這對僅由一或兩種主要元素組成的合金來說，是極其困難，甚至壓根不可能的。”世界著名合金專家、美國能源部橡樹嶺國家實驗室主任Easo P. George在《自然》上撰文評價道。

George還表示：“我樂觀地認(rèn)為，這項研究成果將推動軟磁材料性能的進(jìn)一步改善，可能支持電機和電子設(shè)備進(jìn)一步小型化和提高效率，從而幫助社會實現(xiàn)新技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)?！?/p>

知道的越多，接觸的未知也越多

李志明的上一篇《自然》論文發(fā)表于2016年，當(dāng)時他正在德國馬普學(xué)會鋼鐵研究所從事博士后工作。

2014年底， 28歲的李志明從上海交通大學(xué)博士畢業(yè)后遠(yuǎn)赴德國，開展博士后研究工作。12月的杜塞多夫市夜長晝短、陰冷多雨，他不熟悉這里的氣候，初來乍到就被淋成了落湯雞。這與他之前在美國加州大學(xué)戴維斯分校博士聯(lián)合培養(yǎng)時，當(dāng)?shù)乜偸顷柟饷髅牡奶鞖庑纬甚r明對比。

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在馬普所時的李志明

正式入職馬普學(xué)會鋼鐵研究所后，所見所聞在他內(nèi)心引起了巨大震撼。在聲名顯赫的“馬普所”中，鋼鐵研究所雖然只是個由三四棟小樓組成的、規(guī)模較小的研究所，研究人員加起來只有200多名，但這里很多人都有很高的學(xué)術(shù)造詣，都在追求非常前沿的科學(xué)目標(biāo)。走進(jìn)實驗室，各種高端設(shè)備令人目不暇接，而且全部向研究人員開放，但此時的他還不會操作其中很多高端設(shè)備。

“就像掉進(jìn)一個閃閃發(fā)光的寶庫，卻發(fā)現(xiàn)自己搬不動這些寶藏?！崩钪久鲃e無他法，唯有勉力學(xué)習(xí)。一周7天，從早到晚，他常常不是設(shè)計研究方案開展實驗，就是請所里的技術(shù)人員給自己培訓(xùn)。這些技工都是當(dāng)?shù)厝?，為了跟他們更好地交流，李志明自學(xué)了一些德語。“我其實只會那么幾句，打招呼啊，感謝啊，但都運用得淋漓盡致?！彼χ貞浀馈?/p>

就這樣過了大半年，他掌握了絕大多數(shù)實驗技能和分析手段，“從這時起，我開始有了一點自信?！?/p>

到了第二年，這種自信進(jìn)一步提升。這年，他發(fā)表了人生中第一篇《自然》論文，既是第一作者也是并列通訊作者。不久之后，他又在鋼鐵研究所里成立了自己主導(dǎo)的研究組。

“我意識到，自己通過不斷學(xué)習(xí)，掌握了一些新的研究技能，同時在主持研究組各項工作的過程中鍛煉了組織協(xié)調(diào)能力，因而有信心做出更多高質(zhì)量的研究工作，并提高研究組的國際影響力。我剛來時敬畏不已的Dierk Raabe所長，開始把我當(dāng)作一個成熟的合作伙伴……”李志明說。

但是漸漸地，隨著知識和視野的進(jìn)一步開闊，他發(fā)現(xiàn)“知道的東西越多，接觸到的未知也會越多”。

當(dāng)前材料科學(xué)與工程領(lǐng)域中不斷有新理論、新方法和新技術(shù)涌現(xiàn)，也有很多重要科學(xué)問題和技術(shù)難題亟待突破，這讓他學(xué)會用更客觀理性的目光審視自己，審視未來的道路。

2017年，他赴德后第一次回國探親，吃到了久違的家鄉(xiāng)美味，讓他油然而生一份“莼鱸之思”。

同時他目睹了國內(nèi)在先進(jìn)金屬材料科技領(lǐng)域的快速發(fā)展，認(rèn)識到國家科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需更多青年科研人員參與，也感受到國家對青年科研人員開展前沿研究工作的強大支持，回國這個念頭在他心中愈發(fā)堅定。

2018年9月，他作為特聘教授入職中南大學(xué)，建立“先進(jìn)多組元合金”研究團隊，同時還保留了馬普學(xué)會鋼鐵研究所的研究組客座組長身份，持續(xù)推進(jìn)國際合作研究。

夢和希望開始的地方

李志明的家鄉(xiāng)，在湖南省平江縣的一個小鄉(xiāng)村。在他小時候，這兒是貧困縣里的貧困村。但不管條件多么艱苦，父母都盡一切可能支持他去讀書。到高中階段，他差不多就是村里這屆唯一的高中生了。

之后，他進(jìn)入景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)就讀材料工程專業(yè)。第一次走出家鄉(xiāng)，他濃濃的鄉(xiāng)音在同學(xué)間顯得格格不入。

剛開始，他不太敢開口，總是捧著書本默默地看。后來他為了能做兼職賺點生活費，開始苦練普通話，語言表達(dá)和溝通能力慢慢提高起來。

他還通過擔(dān)任班長，加強了和周圍同學(xué)的交流，鍛煉了組織能力。

由于經(jīng)濟拮據(jù)，獎學(xué)金就顯得尤為重要。“我必須保持不錯的成績，否則下個學(xué)期的學(xué)費和生活費都沒有著落?！彼寡?。

大學(xué)畢業(yè)后，他到上海工程技術(shù)大學(xué)攻讀碩士學(xué)位。碩士期間他潛心科研，憑借不懈的努力和勤奮，在國內(nèi)外期刊上發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文，申請到數(shù)項專利，其碩士學(xué)位論文還獲得了上海市研究生優(yōu)秀成果獎。

對那時的他來說，發(fā)表第一篇國際學(xué)術(shù)論文無疑是最開心的時刻之一。

“你能想象這種感覺嗎？只要通過自己的努力，付出時間、精力和思考，就可以揭示新的科學(xué)現(xiàn)象，創(chuàng)造知識并與國際同行分享，這是一種很棒的體驗。好像突然從一個很小的入口，來到一個能與全世界連接的空間！”李志明興奮地說。

今天的李志明，已然是一位頗有建樹的青年學(xué)者。他從未向?qū)W生們講起自己過去的經(jīng)歷，怕顯得“太過說教”?！暗艺娴暮芟敫嬖V這些年輕孩子，你們選擇來做科研，能夠心無旁騖地學(xué)習(xí)和創(chuàng)造知識，是多么幸福的事情。”他如是說。

面對未來，李志明還有許多研究計劃。他坦言，即便是被《自然》“點贊”的這項研究工作，也還存在一些不足。未來，他們會繼續(xù)優(yōu)化這種軟磁合金材料，以及開發(fā)各種高性能多組元合金體系，推動新型合金材料走進(jìn)產(chǎn)業(yè)。

“一種新材料的出現(xiàn)，能讓很多過去實現(xiàn)不了的設(shè)計、創(chuàng)想變成現(xiàn)實，能推動很多新產(chǎn)品出現(xiàn)。歷史上，新材料甚至常常成為產(chǎn)業(yè)變革的先導(dǎo)。高性能金屬材料開發(fā)對我國高端制造業(yè)的發(fā)展意義重大。這是一項非常有意義的工作，我會繼續(xù)為之努力。”李志明充滿期待地說。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04935-3