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1、黄伯云十五年自主创新，赶超世界先进水平（一）案例内容摘要：“高性能碳碳航空制动材料的制备技术”成果获得了国家技术发明一等奖，结束了这个奖项上连续 6 年空缺的历史。目前只有美、英、法三国拥有这种技术，我国飞机使用的这种刹车器材全部依赖进口，黄伯云 20 年磨一剑的成功，打破了垄断。他成功的原因除了必不可少的个人禀赋之外，主要在于：国家重大战略需求提供的持续创新动力、坚持只有自主创新才能赶超世界先进水平的正确理念、锲而不舍的钻研精神、百折不挠的顽强意志和十几年如一日的团队协作。黄伯云，1945 年生，湖南南县人，中国工程院院士、发展中国家科学院(TWAS，原称第三世界科学院)院士，现任中南大学校
2、长，全国科协副主席。2005 年 3 月，国家主席胡锦涛亲自将连续 6 年空缺的国家技术发明一等奖授予黄伯云，以表彰其对“高性能碳碳航空制动材料的制备技术”的发明工作所做的杰出贡献。黄伯云教授长期从事先进复合材料、高性能摩擦材料、高温结构材料、粉末冶金材料以及其他新材料的研究与开发，居于世界前沿。获得国家技术发明一等奖 1 项，技术发明二等奖 1 项，科技进步二等奖 l 项，科技进步三等奖 1项，国家级教学成果奖二等奖 2 项，省部级一等奖 6 项。自主创新才能赶超世界先进水平要赶超世界先进水平，就只有自主创新，因为竞争的关系，没有哪个高水平同行会把科研机密告诉你。黄伯云的经历就是典型。198
3、8 年从美国学成回国后，黄伯云把研究目标锁定在当今世界航空制动领域最先进的材料碳碳航空制动材料(即飞机刹车片)的研制上。这既是技术前沿难题，更是具有战略意义的产品。飞机的起降和滑行都离不开安装在飞机轮子里面的刹车片，如果刹车片失灵飞机就会冲出跑道，造成机毁人亡。国际上通用的航空刹车片有金属盘和碳碳盘两种。用碳碳复合材料制造的碳盘，耐高温、性能好，使用寿命是金属材料的 4 倍，重量只有其 14，被称为“黑色的金子” 。20 世纪 80 年代中期，美、英、法三国实现了金属材料向碳碳复合材料的升级换代，它们垄断着制备技术，我国飞机使用的这种刹车器材全部依赖进口，一旦国外实行禁运，将严重威胁我国航空战
4、略安全。黄伯云的选题正确，但是在起步阶段并不顺利，甚至可以说是从屈辱开始的。为了节省时间、少走弯路，黄伯云曾想学习、借鉴国外的技术，购买国外的技术和设备，他想到与一个航空大国进行合作，在到该国很有名的公司去访问时，接待他的公司负责人说：“很抱歉，你们不能参观我们的生产车间。 ”黄伯云听了，心里很不是滋味，但为了加快研究进程，他还是买回了一个开价几百万美金的产品。可课题组对产品进行解剖发现，这个产品竟是个废料，黄伯云当即把废品退了回去。在另一个国家的遭遇也是“异曲同工”：“我们问的关键问题，他们既不回答是 ，也不说不是 。 ”课题组成员易茂中教授介绍了当时的情况。外国专家轻视的话语和欺骗、防范的
5、做法，使得黄伯云在气愤之余，体会到深深的屈辱被人瞧不起的屈辱。他自词：“没有自主创新的东西怎么能在世界上立足?”面对国际环境和国内状况，黄伯云气愤地说：“他们瞧不起我们，对我们实行技术封锁，靠他们靠不住，我们只有自己干!中国人不仅应当自行研制开发这种产品，而且在技术性能上要超过他们!自主创新才能赶超世界先进水平!参与国际竞争，只有第一，没有第二。外国人能干出来的，我们也一定能干出来，而且要干得更好!” 研究天赋加勤奋苦干像许多领域一样，取得顶尖的技术成就也需要天赋加勤奋，两者缺一不可，否则至多是二流成就。在留学美国期间，黄伯云很快就显示出突出的研究才能。在他进入田纳西爱阿华(IOWA)州立大学
6、不久，一个名叫 McGee 的教授就丢给黄伯云一个困扰了 McGee 及他的几位研究生好几年的课题，让他独立完成。没想到让黄伯云做成了。 “这是一个重大的进展” ，美国教授这样称许道。3 天后，McGee 教授郑重其事地找黄伯云谈话，希望黄伯云能成为自己的研究生；并随后 McGee 教授亲自给中国教育部写信，提出：“黄先生有出色的研究才能，IOWA 州立大学愿为他提供全部奖学金，为其攻读博士学位。 ”中国教育部很快给予了答复，于是黄伯云开始了从研究生，到博士，再到博士后的学习之路。在美国 8 年，黄伯云发表了10 多篇有重大影响的学术论文，受到了美、法、日等国科学家的高度评价。美国有序合金权威
7、、历届国际有序合金主席称赞：“黄先生对钛铝合金的脆性机理研究作出了杰出贡献。”拥有出色的研究才能加上勤奋苦干才使得黄伯云在碳碳航空制动材料的自主研制上取得突破性进展。回国不久，黄伯云被任命为当时的中南工业大学粉末冶金研究所所长，破格晋升为教授。20 世纪 90 年代初，黄伯云执掌“碳碳航空制动材料”课题组的帅印。所谓碳碳复合材料的制备有点像织篾墙，先用 110 头发丝粗细的碳纤维编织框架，再让碳材料在高温下挥发，用一个一个的碳原子填满碳纤维框架间的空隙。要控制数以亿万计的碳原子规则地“生长”在碳纤维表面，才能达到耐高温耐摩擦等效果。用黄伯云的话来说，如果碳纤维是钢筋的话，碳原子就是水泥，钢筋浇
8、注了水泥，建成的房子才牢固结实。这是一项难度极大的研究，十几年来，8 人组成的课题组，夜以继日地工作，围着 24 小时不间断烧制的实验炉，轮流值班，通宵看守，昼夜检测，分析数据，整理资料。没有双休日，甚至连元旦、春节也是在炉膛旁度过的。直到 1996 年完成了实验室基础研究、掌握了基本制备方法之后才开始出现显著进展，第二年通过了成果鉴定，申请工业性试验；1998 年即被原国家计委列为国家重点项目，投资 15 亿元，开始从实验室小样品，到实验室一比一的样品的工业性试验。 百折不回，坚持到底有了大笔经费，黄伯云排兵布阵，调集 60 多名材料、化学、冶金、机械、电子、航空等 6 大类的工程技术人员，
9、将项目分解成制造方法和工艺技术、制造关键工艺设备、抗氧化涂层和涂层技术、材料的组织结构摩擦磨损性能、性能测试技术和评价方法、适航和地面惯性台实验技术等 6 大子课题同时攻关。1999 年，6 大子课题组相继完成任务，一些关键技术有了新的突破，曙光似乎就在前面。这一年的夏天，黄伯云与同事们到桂林、襄樊两个基地进行刹车检测试验，但是失败了，样品在强度、性能等方面，都比国外产品差了许多。黄伯云对大家说：“有困难和失败很正常，我们要马上赶回去继续做。胜利的曙光就在不远的前方。 ”7 个月后，黄伯云和科研组再次到桂林和襄樊，但是功败垂成。飞机在正常情况和超载情况下，各项指标都能达到要求，可是在做“中止起
10、飞(飞机起飞达到最大速度时突然要求停下来)”试验中刹车片温度急剧升高，摩擦系数大幅下降。用一个月的时间做试验，最后还是失败了。这给黄伯云很大打击，他身边的一位同事回忆说， “我们再一次地失败了。2000 年初的前后一个多月，在桂林、襄樊来回地折腾，春节都没有时间也没有心思过，可是最后”那几天，同事们望着黄伯云眼中的血丝，脸上的皱纹，两鬓的白发，拖着肌腱撕裂的伤腿守在现场，一个个悄然落泪。黄伯云以顽强的意志顶住了压力，把同事们再次召集到一起，坚定地表示：“我们搞科研的，只有踏着失败的阶梯，才能登上成功的高峰。这个项目关系到国家航天航空战略安全，意义格外重大，我们松不得劲呀!活着就要拼命干，我干定
11、了这个项目，就是把自己这条老命搭进去也要干成!”经过两年坚持不懈的努力，2002 年，黄伯云及其创新团队在理论上发现了原子有序排列的微气氛控制和制动过程摩擦膜形成机理，在世界上首创了定向流热梯度式碳原子沉积等技术，走出了一条与国外完全不同的技术路线，关键技术达到国际领先水平。2003 年 1 月20 日、9 月 20 日，他们研制的某型号大型客机国产碳碳刹车副装机试飞先后成功。与国外同类产品相比，他们研制成功的碳碳刹车副使用强度提高 30R，耐磨性提高 10，综合成本降低 21。同年 12 月，中南大学获得中国民航总局颁发的第一个大型飞机碳碳刹车副零部件制造人批准书和航天产品工艺定型书，产品开
12、始在飞机上批量应用。“大风险的背后，就是大收获。 ”黄伯云颇为感触， “2000 年两次实验都失败，真是山穷水尽。可只有山穷水尽，只有走到山里面，才能看到山后面的风景。有些人刚走到山边，就不愿意走了，他只看到一座山，而后面还有好多山。 ”黄伯云和他率领的创新团队取得了巨大的成功，它结束了我国飞机要依靠进口航空制动材料才能降落着陆的历史，同时也结束了国家技术发明一等奖连续 6 年空缺的历史。急中生智，信念也能产生智慧，而且信念能够产生奇迹。世界上许多奇迹并不是仅仅依靠智慧创造的，坚定不移的必胜信念和感召力及由此迸发出的团队力量，也是创造奇迹的关键。 信念、智慧、锲而不舍与团队协作回顾黄伯云和他率
13、领的创新团队成功的原因，实际上与世界上许多重大成就的取得都有相似之处，在本案例中有四点十分突出，那就是信念、智慧、锲而不舍与团队协作。为国家解决重大难题、为国家航空事业不受制于人的强烈信念始终是完成这一重大科研课题的动力，突出的研究才能和 20 年磨一剑的锲而不舍以及贯彻始终的团队协作，造就了成功。作为创新团队的灵魂人物，黄伯云的执著和感染力，使整个团队拧成了一股绳，一干就是十几年。例如，1995 年就当了教授的课题组“副帅”熊翔，他的博士学位读了 10 年才拿到，那是因为复合材料的研究和攻关离不开他，不允许他一心二用，就这样耽误下来了。再接再厉、永无止境。处于世界上碳碳复合材料领域的领先地位
14、，大量新的科研任务等待着获奖后的课题组。黄伯云说：“任何新技术都有生命周期，碳碳复合材料还要创新。”此时，作为 863 计划新材料领域首席科学家的黄伯云很清醒：“我们会的毕竟只是飞机上的关键零部件刹车片，我们还不会造最好的飞机。 ”团结一心，奋发向上，努力实现创新和跨越，是中国科技界的历史使命和不二选择。正如黄伯云所说：“搞材料的，将航空刹车片做到了第一。搞飞机外壳的，再把外壳做到第一。大家的力量加起来，还愁做不成大事?” 点评：技术史表明，重大技术发明需要一系列有利因素凑在一起。20 年磨一剑而成就的“高性能碳碳航空制动材料的制备技术”之所以能够获得国家技术发明一等奖、结束这个奖项连续 6
15、年空缺的历史，是由下列因素共同决定的：黄伯云过人的才智、勤奋、钻研精神、组织能力和挫折承受力，只有自主创新才能赶超世界先进水平的正确理念，十几年如一日的团队协作能力和把国家重大战略需求为己任的持续创新的动力。(撰稿人：刘益东)（二）知识点简介1.创新素质是指那些与人的创新活动相关的稳定的身心部分。创新素质的构成包括思想观念、心理素质、身体素质、能力结构、知识结构。第一，创新人才应有多元化的价值观、注重自我实现的人生观、民主化的政治观、强烈的竞争意识、紧迫的危机感、开放灵活的处事态度。第二，创新者需要具备良好的心理素质，拥有理想、信念、热情、欲望，需要具备坚强的意志和百折不挠的坚韧精神。第三，创
16、新人才需要具备良好的身体素质以应对激烈的竞争和繁重的工作。第四，创新者需要具有创新的能力，包括一般能力和特殊能力。一般能力是指人在一切活动中必须具备的基本能力，例如观察力、记忆力、想象力、思维能力、注意力等，特殊能力主要是指知识的创新能力，它集中体现为解决问题的整体感、直觉和原创智慧。第五，创新者应该有尽可能广博的基础知识，在所涉猎的领域有较好的专业知识，并且掌握本专业的最新研究成果、发展现状和发展方向。 2.创新的原理：创新的原理有很多种，如综合原理、组合原理、分离原理、还原原理、移植原理、换元原理、迂回原理、逆反原理、强化原理、群体原理等等。分离原理是把某一创新对象进行科学的分解和离散，使主要问题从复杂现象中暴露出来，从而理清创造者的思路，便于抓住主要矛盾。群体原理需要创造者们摆脱狭窄的专业知识范围的束缚，依靠群体智慧的力量、依靠科学技术的交叉渗透来实现技术创新。3.技术创新应避免两种极端的观点：第一，将技术创新看作纯粹的技术行为。只注重技术开发，强调产品或工艺创
