公元前，古埃及和正处战国时期的中国便开始制造玻璃。最初，这种从天然晶体中衍生出的新材料并没有被赋予过多的使命，直到13世纪人们也不过是将其制作成眼镜或镜子，“点缀”在日常生活里。但伟大的哲学家恩格斯却在“自然辩证法”中对这项发明给予了极高的评价，称其为“当时最卓越的发明之一”。事实证明，这一评价实至名归。玻璃材料的革新在光学技术的迭代与迅猛发展之下，实绩尤为突出——从16世纪开始玻璃就已成为制造光学零件的主要材料，二者相辅相成，为工业、国防事业作出了不可磨灭的贡献。
▲王鹏飞
近日，中国科学院西安光学精密机械研究所光子功能材料与器件研究室中再传捷报——高通量辐射防护材料与技术学科负责人王鹏飞及其课题组研制出了宽谱高效电磁屏蔽光学窗口元件。这款光学窗口元件在1～18GHz范围内的电磁屏蔽效能平均数值超过50dB，可见光-近红外透光率大于80%。这意味着各用途电子仪器仪表显示屏、飞机和车辆视窗、光电探测器系统，以及在微波和电磁脉冲辐射环境下保障光电仪器设备正常工作的核心功能件的效能将更上一个台阶，但其制备成本却不升反降。这一成果的出现对相关材料、镀膜、电磁、光电等学科的交叉创新与持续发展起到了重要的推动作用。
(资料图片)
心若凌云，清风自来
“坚持做一个优秀的人、一个对社会有益的人。”这句话曾被王鹏飞写入自己的学位论文，这是曾经的他对实现个人价值和社会价值的朴素要求。如今，他在中国科学院西安光学精密机械研究所（以下简称“西安光机所”）已经耕耘了十数年之久，且建树颇丰。但回溯昨日，他仍表示：“不敢说这个目标已经实现了，我仅可以确定的是‘初心未改，我仍在路上’。”诚然，真理的波涛一经喷涌就奔流不息，理想的火焰一经点燃就不会熄灭。王鹏飞对于材料学的热爱不是一蹴而就而是日雕月琢，“踏实”“执着”“肯干”“淳朴”……是身边同仁对其性格打上的标签。不过，多年前在新世纪的钟声下将材料学选填为本科专业的青年不会料到，自己与此研究领域的缘分竟然如此之深。
从学生时代起，王鹏飞就很想为自己的专业“正名”。“材料学专业顶着‘四大天坑之一’的帽子太久了，其实这都源自专业所呈现出的某些负面表象——学习难度大、感觉就业前途渺茫等。一旦进入这个专业认真地学进去，就会发现其实它的覆盖面极为广阔，而且随着研究愈发深入，成果的价值也会愈发不可估量——因为基础科学决定‘上层建筑’，一代材料升级一代器件，一代器件更新一代装备。”正是这种清晰而坚定的认知使得王鹏飞在无机材料学专业一待就是近十年，从江西理工大学攻读本科辗转至天津大学攻读博士，他从未想过转换赛道。“当然，这与我遇到了一位杰出的导师息息相关。”他补充道。
研究生期间，国内超硬材料磨料磨具领域的著名专家李志宏教授对王鹏飞的言传身教令他受益匪浅，铭记至今。“李老师研究的超硬材料磨具是精密金属部件磨削加工的核心，解决了工业领域很多实际的问题。跟随李老师，我在研究生阶段参与了一些高技术陶瓷的研究项目，这些宝贵的经验对我今后的研究蓝图产生了深远的影响，让我更看重研究工作能否对社会发展产生积极的推动作用。”这也是王鹏飞选择进入西安光机所的原因。
2010年是王鹏飞踏入西安光机所的第一个年头，这所坚持面向世界科技前沿、国家重大需求与国民经济主战场，以创新驱动发展，开创性探索科技体制机制的科研院所，正在打通科技成果产业化的“接力棒”体系，致力提高科学技术的转移转化效率、速度和产业化质量，但王鹏飞研究生涯的开端却没有如院所的发展脚步那般顺利。
首先考验王鹏飞的便是“转向”问题。博士毕业之际，他仍坚守在高技术陶瓷领域，但面向国家需求、发展大潮，工作的实际要求需要他主攻光学玻璃。“幸而，在无机材料里，玻璃陶瓷不分家，其间的跨度并不算大。”即便如此，科研的严谨性还是为这个初出茅庐、一腔热血的年轻人带来了长达半年的“冷静期”。在王鹏飞的回忆中，充盈在初期工作时光里的是分析不完的数据和阅读不尽的案卷。不过，其间虽然有急于实践的焦躁时刻，但他仍然将阅读梳理工作完成得很好，且树立了“项目未立，知识衬底”的研究思路，这在今后为他形成沉着、细腻的科研品质奠定了极佳的基础。参加工作很久后，王鹏飞才得知，那段时间其实也算是所里前辈、恩师陆敏悄悄“考察”他的时期，正是通过他坚定自若的表现，陆敏老师才认定他是一个可以信赖、值得栽培的接班人，继而给予了他关于光学玻璃制备工艺的不啬指导和传帮带，使他在西安光机所材料中心飞速成长为科研骨干。
“心有凌云志，清风生自来”的道理被王鹏飞诠释得淋漓尽致，而他也在那段“苦其心志”的经历中与西安光机所达成了完美的双向奔赴，“可以说，西安光机所是我立志成为一名材料人的梦想摇篮，既增长了我的科研视野，也锤炼了我的科研素养，这使我对所里的感情越来越深，十几年来从没有动过离开这里的念头”。
只问使命，无问西东
日日行，不怕千万里；时时做，无惧千万难。工作中的王鹏飞正是如此。2010年，进所不到一年的他就被委以重任，参与了国家重大专项之一，高损伤阈值激光玻璃材料相关课题。据他介绍，我国在特种玻璃领域的新需求于2008年开始呈井喷式递增，相关研发布局也是在那时就埋下伏笔。面对国家如此紧迫且重大的应用需求，王鹏飞丝毫不敢掉以轻心。为了照看玻璃熔炼实验，他曾在2010年1月至2012年6月近一年半的时间里，几乎吃住都在熔炼车间里。但即便是这样，困难和挑战还是不期而至。
困扰王鹏飞最久的当数玻璃高温熔制和成型问题，其中最重要的一个环节就是陶瓷坩埚与金属的封接。高温下玻璃的黏度很小，很不稳定，非常容易出现意外，而高损伤激光玻璃恰恰需要在极高温环境下才能完成熔炼，其风险不言自明。
“封接实验初期的一个夜晚让我记忆犹新，”王鹏飞讲述道，“我在玻璃熔炼炉前观察时发现封接实验并没有完全成功，炽热的玻璃溶液从坩埚底部汩汩渗出，但这时候我们是回天乏术的，因为没有方法可以阻滞这种渗漏，只能任由溶液冲破封口流到管壁之外。当如同火山熔岩般的玻璃溶液在我们眼前发出白色、刺眼的光时，就是采取导流措施的关键时刻，不管多烫、多刺眼也必须采取行动，将危险和损失降到最低。我清楚地记得，我们当时是用一个事先备好的U形槽钢做的导流槽将玻璃液导流到水桶里，极端高温加上几十公斤的玻璃液，最后都把桶里的水加热到沸腾了。”尽管时隔多年，每个微小的环节在王鹏飞口中仍然如昨天刚刚亲历般清晰，这是因为在实验结束后，他曾多次总结、复盘当时的失败因由，力求不要重蹈覆辙。但科研的本质终归是在未知领域中几经摔打，用99%的失败经验去换取那珍贵的1%的成功概率。在经历了无数次的失败与挫折之后，王鹏飞团队最终突破了330mm口径紫外光学元件熔制、成型的关键技术瓶颈，为高损伤阈值紫外元件研制添了头彩。他们而后又成功制备出近半米（470×470mm）口径的紫外光学元件，为高损伤阈值激光玻璃项目的接续推进铺就了坚实的阶梯。
“无论成功还是失败，这些实践经历都让我从中获得了成长。”王鹏飞的心态始终平稳而豁达，唯一的例外是没有亲眼见证女儿的出生，这件事几乎成为他终生的遗憾，“当时正值科研攻关的关键时刻”，科研者的使命感让他无法放下手头的工作，只能在之后给予妻女更多的陪伴。令人感动的是，家人也对此给予了足够的支持与鼓励，甘做幕后的英雄，让他得以在工作中全心投入，只问使命，无问西东。
赓续血脉，驭势者胜
2010年进入西安光机所，2014年开始，王鹏飞就正式牵头负责高损伤阈值激光玻璃和耐辐照光学玻璃的配方研制和工艺攻关等项目。“要思考的问题变得更加深入，对方向的把握也需更加全面和准确，这就要求我持续不断地输入前沿理论来充实自己。”通过广博的阅读和吸收，他发现无论是美国的国家点火装置（NIF）、法国的兆焦耳激光装置（LMJ），还是我国的神光系列强激光装置，其中都大量使用了高损伤阈值的激光玻璃材料。换句话说，激光玻璃在主放大模块和终端紫外光学元件的选材体系中有着举足轻重的地位。目前，终端紫外光学元件大多以熔石英作为基材，熔石英虽然有着较高的体损伤阈值，能够对抗紫外强激光辐照，但其后表面损伤增长阈值较低，所以紫外激光损伤问题一直是限制激光聚变装置负载能力提升的关键影响因素之一。
▲西安光机所光子材料室特种玻璃与光纤研究团队部分成员合影
于是，围绕激光聚变驱动光源系统的创新设计对新型紫外激光元件的内在需求，王鹏飞带领团队开展了具有高损伤阈值、对三倍频紫外光高透的新型紫外激光玻璃研制工作。他们经过不懈的努力，最终得出了低含氟的氟磷酸盐玻璃可以达到指标要求的结论，并发现氟磷玻璃在被高能激光辐照时，会以体发光的方式将一部分材料吸收的少量激光能量快速散发出去，避免过多热堆积而导致玻璃产生热致和机械损伤，这一点极其巧妙地满足激光聚变光学元件对于抗激光损伤能力提升的需求。
此外，站在更为高远的视角上，我国航天和核工业相机面临的材料难题也被王鹏飞团队精准捕捉。“高品质和大尺寸的耐辐照光学玻璃仍需依靠进口，这样下去绝非长久之计。”因此，他与背后的特种玻璃材料研发团队再次起航，针对航天领域长寿命光学系统抗辐射加固的迫切需求，研制了耐受中等辐射剂量（104～105rad）的新型耐辐照系列玻璃。成果突破了大尺寸、高品质耐辐照玻璃关键制备工艺和光学参数精准控制技术，为高性能空间和核辐射光学系统的抗辐射性能加固提供了核心材料支撑，使西安光机所在国内率先实现了长寿命耐辐照光学产品——长寿命星敏感器的突破，且太空使用寿命达国际同等水平（15～25年）。当下，这一研发成果被大量应用于我国多个重要领域，长寿命星敏感器为国内90%以上卫星提供导航技术支持，保障载人航天、探月工程、火星探测等航天工程顺利实施。
“中国在特种玻璃与光纤领域的发展势头很强劲，从玻璃材料、光纤制备、器件加工、激光器系统的全链条上都已经发展出了独特优势。可以明确的是，我们并不缺乏新材料的前沿理论和基础研究。作为中国科学院这支国家战略科技力量主力军中的一员，如何瞄准我国国防、工业等技术发展需求，主动担当、积极作为，以国家重大需求应用为导向突破核心材料研制，突破高品质材料制备技术，助力国家高质量发展和高水平科技自立自强，才应该是我们接下来的聚焦重点。”王鹏飞沉着的布局与坚定的叙述，透露出了其赓续西安光机所红色血脉的决心和持之以恒的勇气。诚然，峥嵘过去已彪炳史册，璀璨当下正在不断延伸，光明未来仍需笃行开拓。时代已经为如王鹏飞一般的科研人列出了考题，大国重器的玲珑“玻璃之心”最终能否抵挡住大国博弈之下的风霜，他们的答案正在书写，人们只需拭目以待。
责编 | 关弋
