本刊記者 吳 彪

包亦望榮獲2017年度國家科技進步獎二等獎（公益類）

2018年1月8日，在北京人民大會堂隆重舉行的國家科學技術獎勵大會上，由中國建筑材料科學研究總院和下屬國檢集團共同合作完成的“建筑玻璃服役風險檢測和可靠性評價關鍵技術與設備及應用”項目喜獲2017年度國家科技進步獎二等獎（公益類）。這也是項目第一完成人包亦望第三次獲得國家科技進步獎。

從在國際上首次提出“均強度準則、強度衰減壽命預測模型”，到在國際上率先解決了陶瓷涂層的強度、彈性模量、密度、膨脹系數以及界面結合強度等材料參數的評價與測試難題，再到這次成功解決俗稱“玻璃癌癥”的鋼化玻璃自爆診斷與高層建筑玻璃墜落風險預測的瓶頸問題……包亦望這些年來取得的一個又一個創(chuàng)新突破，都是立足于國家建材檢測行業(yè)緊迫所需，填補行業(yè)乃至世界空白。

“很多難題當你攻克之后回過頭來看，其實很簡單，但它卻是一個長期積累的過程?！睆碗s的事情簡單去做，簡單的事情重復去做，重復的事情用心去做，長期堅持，自然功成。從事科學研究至今，包亦望一直堅信“大道至簡，悟在天成”的道理。令人驚訝的是，這樣一名科學家，青少年時期既做過木匠，也當過售貨員……

“小木匠”的逆襲：人生永不服輸

1957年，包亦望出生于江西南城。青少年時期，因為出身成分的問題，他從沒敢想過自己有朝一日能走上高考改變命運這一途徑。為避免重蹈哥哥、姐姐上山下鄉(xiāng)的“覆轍”，在父母的安排保護之下，他中學時期就退學當上了木匠。學徒的日子雖然清苦，但卻鍛煉了他動手和動腦的能力。兩年后，包亦望有機會作為留城青年分配工作到縣商業(yè)局，起初謀得的是一份在副食品公司賣菜的職務，因為做過木匠擅長手工，他被調到糖煙酒門店，在那里，他迎來了命運的轉機。

時值國家全面恢復高考時期，備受鼓舞的包亦望下定決心也要試一試。但這對他來說并非易事，僅半年的復習時間，他需要將高一就中斷的學業(yè)全面拾起，為爭取到更多的復習時間，他主動申請值夜班，就這樣，不知多少個晚上挑燈夜讀，爭分奪秒，挑重點，抓訣竅……辛苦的付出終于收獲了回報，1978年的夏日，包亦望以當地商業(yè)系統(tǒng)第一名的成績考取了武漢建材工業(yè)學院（現武漢理工大學）力學師資班。

本科畢業(yè)后，包亦望繼續(xù)攻讀碩士，師從老一輩著名力學家王龍甫教授。1985年，包亦望碩士畢業(yè)被分配到武漢工業(yè)大學北京研究生部當講師，1988年，對自己專業(yè)不斷要求的包亦望成為了吳中偉院士和金宗哲教授的學生，開始在中國建筑材料科學研究總院攻讀博士學位。僅用2年時間，他就完成了博士的全部課程，成為了中國建筑材料科學研究總院畢業(yè)的第一個博士生，此后，包亦望就一直留在了中國建筑材料科學研究總院。一路攀爬象牙塔，追隨名家大師，刻苦鉆研，對他來說，此間積累的數學和力學基礎知識就像是幫助他構建高樓搭建的地基，有了這兩個基礎學科的扎實助力，攻堅克難才變得游刃有余。無論是解析推導公式還是構建力學模型，他都可以由繁入簡，很快進入。

1995年，包亦望申請到了德國的洪堡基金。學習結束后，包亦望選擇繼續(xù)回到中國建筑材料科學研究總院，并逐漸完成了從基礎研究到實踐應用的轉型，扎實全面的基礎知識和豐富的應用實踐讓他在材料檢測領域大放異彩。鮮花和掌聲也接踵而至：他先后于1997年被評為國家跨世紀“百千萬人才工程”國家級人選；1998年被授予有重要貢獻中青年專家；2000年享受國務院政府特殊津貼；2001年獲國家杰出青年基金和中國科學院“百人計劃”；2003年獲全國留學回國人員成就獎；2007年獲英國皇家工程院杰出訪問學者稱號和英國伯明翰大學“榮譽高級研究員”稱號。

2011年，包亦望主持完成了我國建材行業(yè)第一項由自有知識產權轉化的ISO國際標準；2012年獲“全國優(yōu)秀科技工作者”稱號；2014年獲標準化十佳人物，2015年獲得全國勞動模范稱號……

從一名中途輟學的小木匠、售貨員，到成功逆襲成為材料力學專業(yè)領域里的著名科學家，溫和從容的包亦望在面臨選擇的時候，充滿了深思熟慮后的果決和義無反顧的堅持！他血液里流淌的一些諸如永不服輸、敢于奮斗改變命運的基因也為他數十年如一日的科研攻關埋下了堅實的伏筆。

世界上首次成功攻克超高溫陶瓷在2200℃的彈性模量測試

由繁入簡：攻堅克難的法寶

1935年，比利時在Albert運河上建造的50座焊接橋梁在以后幾年內相繼脆斷；

1947年，在加拿大魁北克建筑的橋梁通車27個月后發(fā)生嚴重脆斷，雖然更換了局部破壞構建，但該橋仍完全脆斷并墜入河中；

…………

磚、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、鑄鐵等脆性材料因其特殊的材料性能被廣泛應用到工業(yè)、建筑等多個領域中，但當外力達到一定限度時，這些材料會發(fā)生無先兆的突然破壞，且破壞時無明顯塑性變形，從而導致嚴重的事故發(fā)生。如果能對這些脆性材料進行力學性能評價，就能有效地避免這些事故的發(fā)生。包亦望這些年主要的研究方向就鎖定在對脆性材料的力學性能評價研究上。

早在20世紀90年代中期，他就跟隨導師吳中偉院士和金宗哲教授一起，針對陶瓷、玻璃等脆性材料極限變形小，應力集中強和對缺陷敏感的特性展開了長期深入的研究，富有創(chuàng)新性地在國際上首次提出“均強度準則、等效沖擊方法和強度衰減壽命預測模型”等，有效解釋了陶瓷彎曲強度的厚度效應和裂紋尖端應力奇異性等疑難問題，并建立了高溫陶瓷蠕變和疲勞壽命的實驗與計算方法。

針對早期陶瓷發(fā)動機研究和先進陶瓷常規(guī)力學性能評價與質量仲裁技術的需求，他們還建立了一套先進的陶瓷力學性能測試的標準體系，包括陶瓷的彈性模量試驗（GB/T 10700）、彎曲強度試驗（GB/T 6569）、壓縮強度試驗（GB/T 8489）、單邊斜切口預裂紋法斷裂韌性試驗（GB/T 23806）以及陶瓷高溫彎曲強度試驗方法(GB/T 14390) 等系列國家標準，從而奠定了先進陶瓷力學性能評價從無到有的基礎。這一系列的國家標準數十年來在國內各大專院校、科研機構和陶瓷檢測中心廣泛應用至今。其中彈性模量試驗方法標準獲2009年度中國標準化創(chuàng)新貢獻二等獎。這些成果在“陶瓷材料強度學及其評價技術”項目中作為重要部分獲得1995年國家科技進步獎二等獎。憑借這一項目積累的成果經驗，包亦望成為我國建材行業(yè)科研院所中的第一位德國洪堡學者。

陶瓷結構材料因具有高強耐磨、抗腐蝕、耐高溫等許多優(yōu)異性能，被廣泛應用于航空航天、機械、石油化工和建筑等高技術領域。但它也有難以避開的“硬傷”：陶瓷本身是脆性的，具有“寧碎不屈”的特點 ，服役中的陶瓷及構件容易發(fā)生突發(fā)性災難事故，故又成為“最不安全的材料”。1986年著名的“挑戰(zhàn)者”號航天飛機災難，事故原因之一就是陶瓷隔熱瓦與母體界面脫粘后失去隔熱能力，導致價值12億美元的航天飛機瞬間被炸成碎片。

如果能對結構陶瓷力學性能做出準確評價，不僅可以保證構件安全可靠，還能對其失效時間做出預測。但由于涂層與基體間難以剝離作為單質材料進行測試，使得相關材料的可靠性評價成為一項國際性難題，一直沒有較好的解決辦法。其中，難點主要體現在（界面及表面、陶瓷涂層、極端環(huán)境）的力學性能評價上，國內外都處于無技術，無標準，無測試的三無狀態(tài)。隨著航天、航空、航海、化工、冶金等工業(yè)的快速發(fā)展，解決相關難題顯得越來越緊迫和重要。

需求就是研究動力。在科研責任感的驅使之下，包亦望向著困難一步一步前進。

自主研發(fā)技術轉化國際標準

組織國際測試技術研討會

陶瓷材料難以直接進行拉伸載荷試驗，所以界面拉伸強度和界面剪切強度很難準確測定。經過很長一段時間的反復實驗和驗證，包亦望最終想出了一個巧妙又簡單的辦法，即“十字交叉法”。這項技術適用任何固相材料之間的界面強度和疲勞性能評價，并可推廣到各種高強粘接劑的強度和耐久性評價，該技術填補了4項界面測試技術的國際空白，方法一經推廣，受到國內外無機材料檢測領域專家的贊賞，并制訂為我國無機材料領域第一個自主產權轉化的國際標準。

“科學研究就像漫長的黑夜，而靈感就像黑夜中的一盞明燈，帶領我們找到光明?！睂Π嗤麃碚f，靈感更多時候是長期的積累后的柳暗花明。用十字交叉法突破界面拉伸強度和界面剪切強度測試瓶頸之后，他又根據長期積累實踐繼續(xù)發(fā)揮“奇思妙想”， 接連創(chuàng)造了“痕跡法”“球壓法”“相對法”“局部受熱同步加載法”等，這些看似簡單的“雕蟲小技”，卻解決了工程實踐中長期懸而未決的大難題。

他提出材料表面局部性能測試的痕跡法和球壓法技術，在國際上首次建立了固體材料的硬度—彈性模量—能量耗損率三者之間的解析關系以及陶瓷損傷容限計算，并定義了彈性恢復與能量耗散概念。其中，“痕跡法”類似于“中醫(yī)號脈”，通過分析試驗后樣品殘余壓痕痕跡的形貌和尺寸，推測出的材料力學性能。被Acta Materials評審專家贊賞為“確實是對納米壓痕技術的一個新貢獻”。

他在國際上首創(chuàng)的相對法評價技術更是他解決測試難題的一個法寶，任何難題總能通過相關性分析找到解決方案，建立難測參數與可測參數之間的解析關系，從而算出難測參數。在此基礎上建立了涂層彈性模量、斷裂強度、密度、膨脹系數、殘余應力等系列涂層性能的測試方法，在多國競爭中以原創(chuàng)性優(yōu)先形成4項ISO標準，并轉化為國家標準，大大提升了中國在國際上話語權和技術引領權，結束了國內外陶瓷涂層性能測試無方法無標準的歷史。

他發(fā)明相對缺口環(huán)法解決了超高溫極端環(huán)境下精密變形測量的國際性難題，在世界上首次成功準確測得材料2000度超高溫彈性模量，該技術2016年被ISO/TC 206立項為國際標準（ISO AWI 21713），填補了國內外極端環(huán)境下材料性能評價方法和測試儀器領域的空白……

為了將創(chuàng)新技術向國內外推廣應用，包亦望和他的團隊一直致力于將技術轉化為國家標準和國際標準，在國際領域內發(fā)出中國聲音，提高和促進相關技術和行業(yè)在世界范圍內的影響力和話語權。如今，他們利用自主知識產權轉化成的國際、國內及行業(yè)標準，已被用于上千家陶瓷或玻璃企業(yè)以及檢測機構的相關產品力學性能檢測與分析，產生巨大的社會經濟效益。至今共有10項國際標準的核心技術來自中國包亦望，因此獲得2014年度國家科學進步獎二等獎。

鋼化玻璃的自爆被英國建筑師福特斯稱為“玻璃癌癥”，我國建筑鋼化玻璃自爆或墜落事故每年上萬起，針對這類城市重大公共安全問題，各級政府部門三申五令，要求城市高層建筑幕墻須定期檢測，但是總是因為沒有可行的檢測手段而無法檢測預測風險。

面對難題，包亦望和他的團隊再次向“玻璃癌癥”發(fā)起了攻堅之戰(zhàn)。他們還是利用相對法思路，尋找災難發(fā)生的相關性根源。針對鋼化玻璃自爆風險預測的難題，他們系統(tǒng)研究了鋼化玻璃自爆機理和風險預測技術，揭示了鋼化玻璃自爆是由于內部雜質在特定條件下引起的應力集中，從而將檢測微小雜質轉移到檢測應力集中點，發(fā)明了鋼化玻璃自爆源（應力集中點）檢測的全新方法和既有玻璃幕墻自爆風險預測的機器人裝置。開發(fā)了既有建筑鋼化玻璃自爆源自動檢測方法—光彈掃描法、檢測裝置和軟件，并制訂為國家標準GB/T 30020∶2013和多家地方標準，成為評估既有建筑玻璃自爆風險的關鍵手段，為解決玻璃自爆風險診斷的國際性難題和保證城市建筑安全提供有效途徑。同時，證明了雖然幕墻墜落的原因有各種各樣，共性的特征與相關性都是固有頻率下降，包亦望發(fā)明的動態(tài)相對法技術能有效地解決了幕墻墜落風險的測試和預報難題。

第一代陶瓷涂層殘余應力測試儀（世界首臺）

國內外首臺超高溫極端環(huán)境力學性能測試系統(tǒng)

從最初的建立新理論、新技術、新方法，到推動相應技術成為國內外標準，再通過儀器設備這種載體來實現，反過來，自主研發(fā)的科學儀器設備又成為激發(fā)他新的科學思想的重要工具……包亦望將自己的科研畫成了一個“圓”，從而駛進了一個良性循環(huán)的學而致用的科學軌道。

由于率先解決了“玻璃癌癥”的診斷和風險預測難題，包亦望受邀出席了北京市科委和北京電視臺2015年“科技盛典人物”。該成果不僅對提高建筑玻璃質量，更對提高城市公共安全，減少災難事故具有開創(chuàng)性意義。成果受到科技日報、中國科學報等多家媒體的關注報道。成果廣泛應用于全國各大城市的玻璃幕墻安全性檢測和風險預測，并成為包亦望及其團隊榮獲2017年國家科技進步獎二等獎（公益類）的主要成果。

人生感悟：簡單真實共創(chuàng)未來

“艱難困苦，玉汝于成”，鮮花和掌聲背后，眾人看到的是包亦望的光鮮亮麗，只有他心里最清楚，背后曾經歷了多少次迷茫、上下求索。因為有了相對法這個法寶，多次的難題都是通過相對法思路找“關系”（相關性參數）而得以解決。包亦望笑談材料性能評價方面的科技創(chuàng)新的訣竅為：世上無難事，只要有“關系”。

“很多一直懸而未決的難題，在還沒有得到解決的時候大家都會覺得很難很難，難以跨越。但我堅信我們就是沒有找到一種方法，或者說沒有找到相關性的節(jié)點，當我們成功找到以后回過頭來看，大家都覺得其實很簡單，有一種頓悟的感覺。”包亦望被大家稱為“點子王”，就因為他總是有一種在毫無頭緒、看似紛繁復雜的問題中找到簡單應對問題辦法的能力。但就算這樣，他是付出了十足的努力?！坝袝r候為了一個小公式，花幾個月推導都是正常的?！卑嗤泻芏嗟墓P記本，上面密密麻麻寫滿了計算公式。

“在順境中不狂妄自滿，在逆境中不妥協喪志”成為包亦望成長路上積沉下來寶貴品質，這一品質成為他科研路上克服重重困難的精神動力，使得他從一個成功走向另一個成功。但他心里清楚，成功從來不是一個人、一個團隊在孤獨前行，而是推動整個行業(yè)前行。

研發(fā)團隊

說到自己的團隊，包亦望難掩自豪。從最初的一個人和幾個學生到現在經過十幾年發(fā)展，成為一支專業(yè)領域里能夠代表國家水平，多項技術世界領先的一支實力強隊，傾注了他和所有團隊成員的辛勤汗水。對下一代，包亦望總是愿意毫無保留傾囊相授。除了將自己掌握的技術、知識傳給下一代，包亦望更愿意將自己多年積累的科研感悟和人生經驗授予他們。因為表現出色，2013年，包亦望帶領研究團隊被評為中國建筑材料科學研究總院“優(yōu)秀科技團隊”，團隊成員獲得過“國家百千萬人才工程國家級人選”“茅以升北京市青年科技獎”“中國硅酸鹽學會青年科技獎”“北京市科技新星”和總院“優(yōu)秀科技新星”等榮譽稱號。在包亦望的帶領之下，一支新興的力量，正在崛起。

“一枝獨放不是春，百花齊放春滿園”，從事多年科學研究的包亦望深諳這一道理。為推動無機非金屬材料測試技術的學科發(fā)展和科技工作者之間的交流，他在2009年發(fā)起成立了“中國硅酸鹽學會測試技術分會”并擔任第一屆理事會秘書長。與此同時，他還兼任了ISO/TC206WG8（陶瓷粘結工作組）組長、全國工業(yè)陶瓷標準化技術委員會副主任委員、硅酸鹽學報編委、Journal of Advanced Ceramics編委等職，為推動行業(yè)發(fā)展和同行交流做了很多卓有成效的工作。

老實做人，認真做事，簡簡單單走人生。對包亦望而言，“簡單”二字最能概括他的科研和人生。雖然經歷各種紛繁復雜，但正因為保持這樣一顆簡簡單單的初始之心，讓他無論在什么時候都能排除紛擾，專心去做自己想要完成的事情。近幾年，他和團隊在預應力高強陶瓷研究上又有重大突破，為朝著更深更廣的方向發(fā)展，包亦望將繼續(xù)埋頭前行。