包亦望：“简单”没那么简单

如果不是因为他自己所说的话，记者不会相信坐在他面前的中国建筑材料科学研究院的首席科学家包，他因填补了许多国际材料评价的空白而获得国家科技进步奖二等奖，最初的灵感来自于他是一个木匠的事实。

“做木匠的经历对我来说非常重要。它培养了我的实践能力，这对我的科学研究很有帮助。”鲍告诉《中国科学》的记者。

如何评估材料在1500℃甚至2000℃以上的极端高温下的可靠性。在无机非金属材料的评价领域，材料的刚度和强度等力学性能的相似性评价充满了这样大的问号。然而，包发明的一些看起来“非常简单”和“一分为二”的方法却把这些问号变成了一串惊叹号。

简单的背后，没有那么简单。

与卡彭特的“职业比赛”

读完高中一个学期后，鲍受母亲的鼓励辍学:“卖田卖地，不卖手工艺品”，“手里有个女儿比有一技之长”。他被送到木匠师傅那里学习木工。

事实上，我母亲害怕“权力下放”。当时，的哥哥鲍和二姐都是“知青”，都分散到很远的地方。

木匠的学徒非常辛苦。包王一每天早上早起砍柴。早餐只有一碗粥和一个红薯。白天帮忙干活，晚上帮主人带孩子。一天结束时，所有的手都沾满了血泡。

在这样的一天，鲍受不了工作不到一年。"我过着如此悲惨的生活，感觉自己又回到了旧社会。"包王一说，学徒的第一年是摆动斧头和锯。经过不到三年的工作，这位大师根本不会教任何把戏。

他开始思考如何成为一个自学成才的人。在回家的路上，包在新华书店看到一本关于自学木工的书。他买下了它，并持有了几个月。后来，当他出去接受工作时，他称自己为“主人”。

就这样，包当了两年木匠。因为没有组织，平时只能靠熟人推荐一些工作。幸运的是，当时有一项为“留在城市的失业青年”安排就业的政策。包服从了安排，被分配到县商务局找了一份店员的工作。

当时，包十几岁的时候，售货员的工作允许他“走后门”，帮助人们买一些酒、烟、糖和茶。他暗自认为这份工作不错——直到他听说他的同学已经上了大学。起初他不太相信:“不是所有的大学都被推荐了吗？”

1977年，国家恢复了暂停了10年的全国大学入学考试。这点燃了包的大学梦。“我也想参加考试！”包王一的想法很简单:我不能一辈子做销售人员。

他不常上高中，所以进大学不容易。"要么做，要么做好。"鲍·王一主动承担了店里所有的夜班工作——可乐打垮了其他销售人员。对鲍来说，晚上上夜班是学习的好时机。

1978年是全国统考的第一年。商务部的90多名候选人鲍名列第一。

你向哪个学校和专业汇报？他的老师建议他:你没学过木工吗？武汉建筑材料工业学院(现武汉理工大学)是一所重点大学，与你的专业相匹配。

从那以后，我进入建材行业已经有几十年了。包王一笑着说:“这场‘职业比赛’真的很配。”

回家做你想做的事。

在鲍进入大学的第二个星期，一个“教师班”将在新生中设立。所有新生将参加教师班(突然招生规模变大，需要教师)考试。因为他只参加了数学、物理和化学考试，包考得很好，物理得了99分。

最初，包被划入非金属矿系统。当时，他对这个专业知之甚少:“我见过别人采矿。一个人拿了一个钢钻，另一个人拿了一把锤子，砸了一块石头，然后把炸药塞进石头里进行爆破。你还得这样才能进大学吗？”

因为他出色的物理成绩，力学系的辅导员打电话给他，告诉他力学界有很多名人。牛顿和爱因斯坦都是著名的力学专家，中国的“三钱”也是一位伟大的力学大师。“我一听到这个消息，就会说，‘我去，我去。’”就这样，鲍去了的“力学教师班”。

然而，鲍并没有如愿成为一名教师。相反，他进入了这个行业，先后通过了研究生和博士考试。1995年，他向德国洪堡基金申请博士后研究。

他在德国的导师推荐他去美国工作。但是，鲍对不是很“买账”。“在国外，大多数时候你必须服从，即使你有想法，老板也必须点头。虽然我赚了很多钱，但我不认为它一定特别有前途。我回家后至少可以做我想做的事情。”

带着这个想法，他回到了在博学习的中国建筑材料研究所。也就是说，从那以后，包逐渐完成了从基础研究到应用研究的转变，转向探索一些新的材料测试技术和方法，开始在材料评价的舞台上大放异彩。

“雕刻小虫”解决世界问题

由于他很强的动手能力，他总能想出许多解决问题的办法。大家都称鲍为“思想之王”和“思想之王”。

1986年，美国挑战者号航天飞机在发射后73秒爆炸，机上7名宇航员全部遇难。世界震惊了。事故分析表明，事故的主要原因是发射段隔热瓦脱落以及随后对机身重要部分的冲击，造成不可修复的损坏和机身解体。

“表面隔热瓦是一种无机非金属材料，能够抵抗2000℃以上的高温。它本身被焊接到金属表面。但其界面强度不够，因高温摩擦渗透脱落后会立即爆炸。”鲍向记者解释说，界面强度的重要性(两个物体表面的附着力)不仅体现在此。如果许多高层建筑表面瓷砖的界面强度不够，瓷砖很容易脱落，从高空坠落的后果不堪设想。

然而，当时国际上对界面强度的评价还是空白。脆性材料很难直接进行拉伸载荷试验，尤其是在高温下。

一个博士生也来找他询问这个世界性的问题:如何测量陶瓷和金属焊接表面的抗拉强度？如何利用压缩载荷在界面产生均匀的拉应力和剪应力？鲍王一陷入了沉思。有一天，他突然想到，如果把一块陶瓷和一块金属交叉焊接在一起，然后把下部放在一个固定的槽中，上部就会跨在槽的两边，这样站起来后就施加了正压力和推力，难道不可能实现界面张力和界面剪切(切割)吗？

实验表明，该方法简单可行。由于结构陶瓷通常用于高温环境，如果使用耐高温陶瓷夹评估高温界面强度，也可以实现高温界面强度测试。因此，高温环境下的测试问题一蹴而就。“交叉方法”也已经被国际标准化组织/技术委员会206精细陶瓷标准化委员会的所有17个常任理事国批准。该项目已被批准为国际标准化组织标准(一个在室温下，一个在高温下)，这也填补了测试陶瓷材料在室温和高温下界面结合强度的空白。

用一种非常“简单”的方法来解决大问题，有人跟包开玩笑说，你在用“小把戏”来解决世界上的问题。

国际突破

包的“思想”总是这样。只要他结束与他人的谈话，大多数听众都会如梦初醒:“哦，这太简单了。”

他最近发明的标准方法也是如此。更重要的是，在这种方法的国际标准制定中，他们赢得了其他国家的强大优势。

陶瓷涂层很难从基体上有效剥离，因此很难直接准确地测试涂层的宏观力学性能，如密度、强度、弹性模量(刚度)等。然而，了解涂层的这些指标很重要:它可以反映涂层的耐久性。

鲍这次来是为了“围魏救赵”。“每个人都知道如何用阿基米德法测量密度。我想到了这个想法:在涂覆涂层之前测量一次密度，然后在涂覆涂层之后测量复合材料的密度。涂层的密度可以通过建立三种密度之间的分析关系来计算。”

"这个方法叫做相对法."鲍告诉记者，相对法的核心是分析几个参数之间的关系。只要有关系，这种方法也可以推广到测量涂层的弹性模量、强度和膨胀系数。

2013年，当国际标准化组织向世界询问陶瓷涂层检测技术时，鲍提交了一份相关的解决方案。然而，其他国家正在采用几乎相同的方法。

双方都想要“主键”。最后，双方将案件提交给国际标准化组织顾问进行仲裁。

通过对原始资料的比较分析，仲裁员发现中国提交的原始资料优先于其他国家(包等人在《祖国报》发表的一篇文章中介绍了这一方法。Sci。& Eng。2007年)并裁定原始创新来自中国。国际标准化组织随后主持了由中国发起的标准制定项目，其他国家作为参与国参加了该项目。

除了独创性，中国的计划也更具普遍性，涵盖了从常温到高温的各种力学指标的测量，比单一的“陶瓷热障涂层弹性模量的评价”更具适用性。

填补更多空白

包发明的相对法也可以解决过去国际测量的许多“禁区”。其中一个很有代表性，就是中国在超高温和极端环境方面的突破。

航天飞机和火箭喷火段周围的温度超过2000℃，而材料性能测量的国际限值是1500℃，这是“极端环境”。然而，随着航天工业的发展，极端环境下的性能测试变得越来越迫切。

为了在如此高的温度下进行测量，夹具和支架的材料必须耐高温。为了解决这个问题，再次动了动脑子。

他想到了一个相对的方法:如果夹具不能承受高温，那就让它冷却下来，让测量部分承受高温？

“局部高温同步加载法”应运而生。包王一通过循环水冷却系统将夹具周围的温度保持在800℃以下，而在样品的预期断裂处通过快速局部加热可达到2500℃。这样，材料在超高温和极端环境下的强度试验就可以“悄悄地”完成。

然而，刚度评估并不那么简单。为了测量强度，传感器应该放置在高温炉外，但是为了测量弹性模量，应该测量变形，并且变形是微米级的。

包对相关法律进行了更新，提出了“环法自行车赛”。他将样品加工成一个环状环，并分别测量了形状相同的缺口环和刚体。高温和真空下的测量结果之间的差异是其弹性模量。

这是包今年春节刚刚解决的一个难题。它能测量2200摄氏度。“我们已经联系了国际标准化组织，初步草案和申请表已经提交。在今年八月做一个报告。”鲍告诉记者，估计这个项目很有可能是因为弹性模量在1500℃~2500℃范围内的测量是空白。

包不仅填补了方法上的空白，也填补了仪器上的空白。"制作这台仪器，以便每个人都能使用."

目前，包团队开发了世界上第一台能够在1500-2500℃的极端环境下测试材料力学性能的设备。

5月1日，包的头上有了一个新名字:“全国劳动模范”。