陳冰

在科學(xué)的世界里，“未知”總是吸引著她，“不可能”亦從來(lái)未曾束縛過(guò)她。20余載年華伴隨釹玻璃，女科學(xué)家胡麗麗身上也開(kāi)始散發(fā)出迷人的紫紅色光芒。

看上去，這似乎是一塊再普通不過(guò)的紫紅色玻璃。她的制造者是中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所胡麗麗研究員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)。

然而，這可能又是世界上最昂貴的一塊玻璃。它有足夠“傲嬌”的資本。

紫紅色的激光釹玻璃之所以驕傲，是因?yàn)檫@是一種含有稀土發(fā)光離子——釹離子的特殊玻璃，它可以在“泵浦光”的激發(fā)下產(chǎn)生激光或?qū)す饽芰窟M(jìn)行放大，是激光器的“心臟”。激光釹玻璃性能的好壞直接決定了激光裝置輸出能量的潛力和質(zhì)量，是目前人類所知地球上能夠輸出最大能量的激光工作介質(zhì)。在被稱為地球上的“小太陽(yáng)”的激光慣性約束聚變（Inertial Confinement Fusion，簡(jiǎn)稱ICF）裝置中，激光釹玻璃一直發(fā)揮著不可替代作用。

與此同時(shí)，釹玻璃又是嬌氣的。

在坩堝中極其活躍，動(dòng)不動(dòng)就與其他物質(zhì)“來(lái)電”；與包邊膠“一言不合”就炸裂；溫度低了，會(huì)有裂紋；濕度太大，容易發(fā)霉；包邊膠的耐環(huán)境性差一點(diǎn)，會(huì)脫膠；還不能有附加應(yīng)力，要知道就算用手摸一下，手上的溫度也會(huì)引發(fā)玻璃內(nèi)部應(yīng)力變化……

激光工作的最強(qiáng)心臟

其實(shí)，對(duì)釹玻璃我們并不陌生，科創(chuàng)上海的“國(guó)之利器”——有望于今年在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)10拍瓦激光輸出的上海超強(qiáng)超短激光裝置（SULF），其泵浦源就使用釹玻璃作為激光工作介質(zhì)。

數(shù)千片大口徑高品質(zhì)的激光釹玻璃在裝置中，就像時(shí)刻準(zhǔn)備一聲令下迸發(fā)戰(zhàn)斗力的“千軍萬(wàn)馬”列陣，又像人類“心臟”一樣反復(fù)“搏動(dòng)”和“接力”，將微不足道（納焦耳級(jí)10-9）的激光能量放大到“小太陽(yáng)”量級(jí)的能量（兆焦耳級(jí)106）。胡麗麗說(shuō)，釹玻璃中含有的釹離子，練就了一身在能級(jí)的“摩天大廈”里奔上跑下的好功夫，可以在能級(jí)的大幅躍遷過(guò)程中形成已知最大能量的激光。這個(gè)“太陽(yáng)”在我國(guó)科學(xué)家手中，將為保證國(guó)家安全、實(shí)現(xiàn)清潔聚變能源的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，并且回答宇宙起源等前沿科學(xué)研究發(fā)揮重大作用。目前，批量制造的大尺寸激光釹玻璃已成功應(yīng)用于我國(guó)“神光”系列激光裝置和開(kāi)展前沿基礎(chǔ)研究的5拍瓦超強(qiáng)超短激光裝置。

胡麗麗領(lǐng)銜團(tuán)隊(duì)取得的釹玻璃項(xiàng)目重大突破在于掌握了“大尺寸高性能激光釹玻璃批量制造的關(guān)鍵技術(shù)” ，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所也因此成為國(guó)際上首家獨(dú)立掌握激光釹玻璃元件全流程生產(chǎn)技術(shù)的機(jī)構(gòu)。該團(tuán)隊(duì)因此獲得2016年度上海市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。還是聽(tīng)胡麗麗來(lái)講述一下她是怎么伺候這位玻璃家族中最金貴最嬌氣的“超能力公主”的吧。

無(wú)價(jià)之寶的極限挑戰(zhàn)

美、英、法、日都已擁有厲害的高功率激光實(shí)驗(yàn)裝置，在激光釹玻璃的研究上也搶得先機(jī)。其中，世界上最大的釹玻璃激光聚變裝置——美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF）更是將激光釹玻璃連續(xù)熔煉技術(shù)列為自家七大技術(shù)奇跡之首。

一塊釹玻璃標(biāo)準(zhǔn)件的表面積遠(yuǎn)不及一塊汽車擋風(fēng)玻璃，但其身價(jià)卻足抵一輛高檔轎車，用“無(wú)價(jià)之寶”來(lái)形容它也并不為過(guò)——掌握激光釹玻璃關(guān)鍵技術(shù)的西方國(guó)家對(duì)我國(guó)實(shí)施嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)。因此，上海光機(jī)所自1964年建所以來(lái)就矢志拿下這頂玻璃研究界的“皇冠”。尤其是最近十幾年持續(xù)攻關(guān)，在釹玻璃的連續(xù)熔煉、精密退火、包邊、檢測(cè)等四大關(guān)鍵核心技術(shù)上逐項(xiàng)打破國(guó)外技術(shù)封鎖，取得了以連續(xù)熔煉為核心的大尺寸激光釹玻璃批量制造關(guān)鍵技術(shù)的突破，實(shí)現(xiàn)了涵蓋大尺寸激光釹玻璃連續(xù)熔煉、包邊和高精度檢測(cè)的三項(xiàng)核心技術(shù)發(fā)明，自主發(fā)明并建成了具有中國(guó)特色的首條大尺寸激光釹玻璃連續(xù)熔煉線，實(shí)現(xiàn)了大尺寸激光釹玻璃的批量生產(chǎn)。

由于激光釹玻璃技術(shù)指標(biāo)要求極高并且尺寸大，激光釹玻璃的連續(xù)熔煉挑戰(zhàn)了玻璃連續(xù)熔煉技術(shù)的極限，就是美國(guó)也是在聯(lián)合德國(guó)和日本二家頂級(jí)光學(xué)玻璃公司后才掌握。而如今，我們一家就挑戰(zhàn)成功了！

目前，我國(guó)唯一的年產(chǎn)1200片大尺寸高性能磷酸鹽激光釹玻璃的批量制造線，就在上海光機(jī)所，它已為神光系列等裝置提供全部大尺寸釹玻璃，直接銷售額3.76億元，間接經(jīng)濟(jì)效益5.13億元。

在技術(shù)攻關(guān)開(kāi)始前，國(guó)內(nèi)僅有中科院上海光機(jī)所掌握了激光釹玻璃單片熔煉技術(shù)，連續(xù)熔煉技術(shù)還從來(lái)沒(méi)有做過(guò)。摸索從一口坩堝開(kāi)始。單片熔煉用的坩鍋不能用于連續(xù)熔煉，連續(xù)熔煉要求使用耐侵蝕、雜質(zhì)少的坩堝，為此團(tuán)隊(duì)找遍了合作伙伴。通過(guò)自主研發(fā)和與國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)單位的合作，前后用了5年時(shí)間解決了這個(gè)問(wèn)題。

大尺寸的釹玻璃，在成型階段，其流量非常小，只有單片熔煉的20分之一，卻要像“攤大餅”一樣達(dá)到810×500×55mm的坯片規(guī)格，玻璃黏度大了攤不開(kāi)，太小又會(huì)出現(xiàn)缺陷。最困難的時(shí)候，退休的老科學(xué)家也上陣了?！白隽瞬幌乱话俅螌?shí)驗(yàn)，用了3年時(shí)間，終于攻下了這個(gè)難題。”胡麗麗說(shuō)。

也有找不到方向的時(shí)候，但胡麗麗相信“絕地”之后就會(huì)有轉(zhuǎn)機(jī)。記者在釹玻璃的生產(chǎn)車間看到一個(gè)30多米長(zhǎng)的封閉式隧道窯，別看它貌不驚人，卻大有乾坤。成型后的釹玻璃溫度高達(dá)六七百攝氏度，需要在這個(gè)隧道窯里呆上一個(gè)星期，逐漸冷卻到六七十度。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的頭幾次，玻璃都在隧道窯里炸裂了。請(qǐng)來(lái)的外援專家，到現(xiàn)場(chǎng)看了后說(shuō)這個(gè)問(wèn)題他們也解決不了，在場(chǎng)的人都沉默了。“這個(gè)時(shí)候不能退，只能上了！”胡麗麗當(dāng)場(chǎng)拍板再起爐灶，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)用半年時(shí)間重新做方案，改變隧道窯的結(jié)構(gòu)，解決了玻璃炸裂的問(wèn)題。

胡麗麗說(shuō)，最難的是連續(xù)熔煉與包邊。比如，從一個(gè)坩堝一個(gè)坩堝地手工熔制，到半自動(dòng)生產(chǎn)線，再到現(xiàn)在的全自動(dòng)流水線，在流動(dòng)中為釹玻璃除水。要知道，沒(méi)有除好水的釹玻璃不僅易發(fā)霉，而且能量放大率將大打折扣，為釹玻璃坯片包邊，不僅要無(wú)縫黏合，而且要吸收雜散光，控制應(yīng)力，對(duì)復(fù)合材料黏合劑的要求近乎苛刻。

僅僅是對(duì)包邊膠的研究，也持續(xù)了整整兩年時(shí)間。市面上原有的包邊膠和包邊工藝易產(chǎn)生附加應(yīng)力導(dǎo)致釹玻璃斷裂；原有包邊膠耐光熱輻射性能差，易導(dǎo)致包邊失效。全新研發(fā)的包邊膠首先要保證光的折射率與釹玻璃匹配，同時(shí)收縮率要小，否則的話會(huì)影響釹玻璃的激光性能；同時(shí)還必須具有超強(qiáng)的耐環(huán)境性和耐氙燈輻照，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中因?yàn)槟z水的收縮率過(guò)大，嬌氣的釹玻璃發(fā)了好幾次脾氣，動(dòng)輒來(lái)個(gè)炸裂。

普通人可能很難想象把嬌氣又活潑的釹玻璃打磨成“完美玻璃”的艱辛——成品需同時(shí)符合高光學(xué)質(zhì)量、低應(yīng)力、無(wú)鉑顆粒等夾雜物、高一致性等28個(gè)技術(shù)指標(biāo)，時(shí)間更是長(zhǎng)達(dá)4-6個(gè)月之久。目前，上海光機(jī)所的釹玻璃產(chǎn)品，在核心技術(shù)指標(biāo)中，4項(xiàng)領(lǐng)先國(guó)外同類產(chǎn)品，其余與之相當(dāng)，批量制造釹玻璃參數(shù)一致性較原來(lái)技術(shù)提高2-3倍，生產(chǎn)效率提高10倍。

女科學(xué)家的玻璃之緣

釹玻璃散發(fā)著迷人的紫紅色之光。而紫紅色，正是胡麗麗最喜歡的顏色。每次出席正式的場(chǎng)合，她都會(huì)特意穿上紅色。在胡麗麗和釹玻璃之間，到底有著怎樣的不解之緣？

胡麗麗1963年出生于江西省新建縣，她從小就在讀書(shū)這件事上表現(xiàn)出了一股“鉆勁”，上高中的時(shí)候，每次遇到數(shù)學(xué)難題，老師總是滿懷期許點(diǎn)名叫她回答。這段經(jīng)歷讓胡麗麗對(duì)“困難”有了更多認(rèn)識(shí)，在對(duì)激光釹玻璃的12年科研攻關(guān)中，她總是告訴自己，再難的問(wèn)題總會(huì)找到答案。

20世紀(jì)80年代在浙江大學(xué)完成材料學(xué)本科、碩士學(xué)習(xí)之后，胡麗麗報(bào)考了上海光機(jī)所博士，由此結(jié)緣釹玻璃。胡麗麗說(shuō)，釹玻璃的兩位“掌門(mén)人”——干福熹和姜中宏院士在光學(xué)材料方面有很深的造詣，“兩位院士一個(gè)是我的導(dǎo)師，一個(gè)是直接指導(dǎo)老師，在我事業(yè)起步時(shí)給予莫大幫助?！?/p>

一晃20多年，兩位老院士年屆耄耋之齡，上海光機(jī)所的激光釹玻璃通過(guò)53年的研發(fā)，也歷經(jīng)了三代。選擇了做科研，就一定要堅(jiān)持。胡麗麗感佩地說(shuō)，她的導(dǎo)師、姜中宏院士今年87歲了，還一直在思考怎么做下一代激光材料，從未停止過(guò)對(duì)科學(xué)問(wèn)題的探索。

不管是年近八旬的父母，還是丈夫和女兒，都說(shuō)胡麗麗是“工作狂”，希望她的生活能夠慢下來(lái)。盡管對(duì)家人心懷內(nèi)疚，但胡麗麗很難停下來(lái)。在這個(gè)團(tuán)隊(duì)，日歷上被標(biāo)注的都是工程任務(wù)節(jié)點(diǎn)。急性子的她每次出門(mén)都是等別人的那個(gè)人，一天24小時(shí)在她看來(lái)根本不夠用。除了朝八晚六的工作節(jié)奏，她晚上在家里還要工作一兩個(gè)小時(shí)，就連每個(gè)雙休日的下午，她也在辦公室工作。

這么多年，她養(yǎng)成了一個(gè)習(xí)慣，每天一定要去玻璃熔制車間里轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。由于連續(xù)熔煉技術(shù)的需要，機(jī)器一旦運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，就要24小時(shí)不間斷地開(kāi)上好幾個(gè)月，這支團(tuán)隊(duì)已連續(xù)7個(gè)春節(jié)在車間里度過(guò)。即使有時(shí)半夜三更出差回來(lái)，她也要先到車間去看上一眼。在釹玻璃連續(xù)熔煉技術(shù)研發(fā)的關(guān)鍵時(shí)期，經(jīng)常在車間開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)，熬夜到半夜成了家常便飯，第二天她照樣抖擻著精神準(zhǔn)時(shí)來(lái)上班。

5年前，由于升級(jí)改造的需要，單位場(chǎng)地搬遷了一次。胡麗麗原本騎車到單位只需10分鐘，一下遠(yuǎn)了六七公里，在路上的時(shí)間大大增加。當(dāng)時(shí)年近50歲的她，毫不猶豫就去學(xué)了車，只為能多“擠”出一點(diǎn)時(shí)間來(lái)工作。

這幾年，在同事們眼中，胡麗麗蒼老了許多?！昂蠋熞活^的白發(fā)，就是在釹玻璃連續(xù)熔煉工藝研發(fā)壓力最大的時(shí)候冒出來(lái)的，那個(gè)時(shí)候她也就40來(lái)歲吧。她太拼了，以至于我們經(jīng)常都會(huì)忘記她的性別?！鄙虾９鈾C(jī)所正高級(jí)工程師陳樹(shù)彬說(shuō)道。

作為此番上海市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)榜單里“鳳毛麟角”的女科學(xué)家，胡麗麗備受關(guān)注，但她說(shuō)，不管男女，做一番事業(yè)，都要付出，無(wú)需刻意打上性別標(biāo)簽。

盡管如此，身為一名傳統(tǒng)女性，她也坦言，女性要做點(diǎn)事業(yè)，需付出更多的努力。

說(shuō)成功，胡麗麗說(shuō)，沒(méi)有團(tuán)隊(duì)的合作精神，這個(gè)項(xiàng)目完不成。對(duì)于釹玻璃來(lái)說(shuō)，失之毫厘謬以千里，每一個(gè)環(huán)節(jié)都容不得半點(diǎn)差池。

談失敗，她說(shuō)，對(duì)于科研而言，失敗是常態(tài)，都是在一次次失敗中吸取教訓(xùn)、逐步成長(zhǎng)。這10多年的攻關(guān)中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所經(jīng)歷的失敗次數(shù)更是難以列舉，“關(guān)鍵是要有信心，大家要齊心協(xié)力”。

別人眼中類似于“苦行僧”的生活，胡麗麗卻覺(jué)得“何其有幸”能參與其中。在科學(xué)的世界里，“未知”總是吸引著她，“不可能”亦從來(lái)未曾束縛過(guò)她。

20余載年華伴隨釹玻璃，女科學(xué)家胡麗麗身上也開(kāi)始散發(fā)出迷人的紫紅色光芒。