从“山里娃”到中国工程院院士,他自幼父母双亡,却攻克世界难题,成果率先美国推出!

"我1岁时母亲去世,7岁时父亲去世,从小跟着奶奶生活。幸运的是我考入了西安交大,走进了神圣的科学殿堂。"1957年对雷清泉院士来说没齿难忘,那一年他考入西安交大电气绝缘与电缆技术专业,在西安交大全额奖学金的帮助下,在恩师陈季丹教授的领路中,雷清泉立志将电介质作为研究方向,暗下决心要用知识回报国家。毕业后,他毅然奔赴祖国东北,数十载攻关,终于攻克了半导电粉末材料压制成型传感器的国际性难题,"正是母校给我打下的坚实基础,教会我勤奋踏实,我才能一次次克服困难。"

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立志报国,从山沟走进交大

1938年,雷清泉出生在四川省岳池县中和乡,年幼时父母双亡,靠着姑姑接济生活。读完小学后,他便被迫辍学,在家务农。13岁时,乡干部找到家里,使他享受到全额助学金及生活补助费,一直到读完大学。

从“山里娃”到中国工程院院士,他自幼父母双亡,却攻克世界难题,成果率先美国推出!

1957年,雷清泉以优异的成绩考入西安交通大学,师从我国电介质物理的开创者、奠基人陈季丹教授。陈季丹博学严谨的学术造诣和执着研究的求索精神深深地感染着雷清泉,引领他遨游科学的海洋,也坚定了他沿着恩师的研究方向笃定前行的信念。

1962年,雷清泉从西安交通大学毕业后,坚决服从国家分配,来到哈尔滨电工学院任教。1981年—1983年,他在德国汉诺威大学做访问学者,从事高压绝缘材料中空间电荷理论研究。其间,他清醒地看到我国与发达国家之间的悬殊差距。一颗强烈的爱国心使他暗下决心:科学研究就是要争取第一,只有第一,才有意义。"我童年就失去父母,是党和国家送我上学,支持我的生活,我唯有勤奋工作才能回馈这份恩情。"归国后,他把研究目光瞄准了电气绝缘领域前沿及相应交叉学科。

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自力更生,攻克世界性难题

当时,如何解决油田电泵井采油生产过程中连续监测井下地层的压力及温度变化问题,一直是世界性科技难题。由于用于监测传感器的制备上所用的半导电高分子材料,尤其是其中的聚省醌自由基高聚物(简称省醌黑)耐热氧化稳定性差,故其规模化应用一直无法实现。从1962年起,美国MIT学者Pohl在社会各界的强力资助下,对此类材料的性能做了深入研究,虽然合成了数百种省醌黑,但直到1986年Pohl去世,仍未解决这一难题。

基于国内外油田市场对新型压力温度传感器的急需,1987年,雷清泉组建课题组,与团队成员瞄准这一领域的国际难题开始进行攻关。面对没有标准样品、没有参考资料,甚至连生产设备都没有的艰苦环境,他带领团队埋头苦干,专心研究,以惊人毅力和坚定信念,历时13年,历经数百次失败,终于在世界上首次成功研制了用于潜油电泵井下监测的半导电聚省醌粉末材料制备的温度压力双参数传感器。在该项目申报国家技术发明奖的评审会上,国内知名电子材料学专家韦钰听完答辩后连声称道:"这是原始创新,这绝对是原始创新。"

更令人自豪的是,从传感器材料、传感器设计到传感处理的整个研发过程,都是雷清泉率领团队自主创新完成的,拥有多项发明专利。这一科研成果获得2001年国家技术发明二等奖。他带领课题组经过13年的艰辛努力,率先在世界上解决了应用半导电省醌黑高分子粉末材料制作压力及温度传感器的科技难题,为我国油气开发和振兴东北老工业基地建设作出了卓越贡献。

从“山里娃”到中国工程院院士,他自幼父母双亡,却攻克世界难题,成果率先美国推出!

潜心研究,当选院士

作为国内开展纳米电介质理论研究的开拓者,2001年,雷清泉在电气绝缘领域第一个承担了关于纳米复合聚酰亚胺材料的国家自然科学基金重点项目。在研究过程中,他敏锐洞察到纳米电介质领域存在的问题、解决思路和未来发展方向,盯住这个还未引起科研同行关注的"有希望的点",开始了潜心研究。2003年,雷清泉当选中国工程院院士

2009年,雷清泉主持召开了第354次香山科学会议,并做了"纳米电介质的结构及运动的时空多层次性及其思考"的主旨报告。他指出,纳米电介质研究涉及凝聚态物理学、材料科学、表面与界面科学、电气工程、电子科学与工程以及信息科学与工程等多学科交叉;涉及过去从未研究过的纳米电介质及相应结构这一介观领域。因此,在传统的电介质微观结构——宏观性能理论的基础上,应加强介观或纳米尺度结构与微观结构及宏观性能之间关联作用的研究,探索建立微观结构——介观结构——宏观性能三者之间的相互关系与理论模型。这就是在纳米电介质领域被广泛认同的3M关系(微观microscopic—介观mesoscopic—宏观macroscopic),为纳米电介质发展确立了理论框架并指明了研究方向,得到业界的高度评价。

瞄准这个方向,雷清泉又持续攻关了8年,在国际上首次命名了纳元胞及超绝缘体并获得了实验验证,在世界电气绝缘领域的科研高峰上再次折桂。值得注意的是,雷清泉对纳米复合聚酰亚胺耐电晕老化薄膜材料,在材料结构、制备工艺以及材料特性方面做了大量研究工作。这些工作为我国实现这种材料的工业化生产奠定了基础,使我国成为除美国之外,又一个能够批量生产这种材料的国家。目前,这种材料广泛应用于变频电机制造领域。

2017年,已当选中国工程院院士14年的雷清泉,在没有任何项目基金资助的情况下,凭着执着探索和思想创新,在世界纳米电介质领域的研究中再谱华章,首次命名了纳元胞及超绝缘体并获得了实验验证,在纳米结构材料上获得极高的击穿强度,实现了通过结构构筑,以调控材料性能的目的。这是纳米电介质研究领域的突破性进展,它突显了时间上的超前性、科学上的概念创新性、技术上的潜在颠覆性,其影响并不亚于在NatureScience刊物上发表前沿或热点性跟踪性论文。这一成果发表在国际著名刊物Nano Energy上,为雷清泉的八十寿诞献上了一份具有特殊意义的生日礼物。

从“山里娃”到中国工程院院士,他自幼父母双亡,却攻克世界难题,成果率先美国推出!

"爱国爱校,追求真理,勤奋踏实,艰苦朴素"交大校风这16字是雷清泉院士一辈子的真实写照。在母校西安交大,那短短四年的求学时光,却深刻影响了他的一生。

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(部分来源:西安交通大学新闻网、西安交通大学校友网)