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                合成中国第一块氟橡胶丨蒋锡夔院士的化学人生与家国情怀
                时间:2019-09-18 阅读:744 次

                喜迎新中国成立70周年之际,“上海科技”联合“世界科学”“三思派”等微信公号推出系列纪念文章,回忆70年岁月里的动人故事,感受科学家群体对祖国对科学的热爱、初心和使命。


                作者:齐巧艳  赵新  刘迪一


                会场内,一块白色固体浸泡在试管里的透明液体中,被举了起来。于是所有人的目光都立刻投向它,紧接着会场爆发了掌声,人们开始互相传看这块白色固体。大会主持人兴奋地说道:“我们决定,就用你的合成方法。”


                两个月后,国内多个化学化工研究机构集中力量投入到它的研制中。又过了近三个月,它以军工产品的面貌呈现在中华人民共和国十周年的生日上。


                没错,那次大会就是六十年前在上海召开的氟橡胶研究第二次会议。而这块白色固体就是氟橡胶,之后投入军工生产线的它叫氟橡胶1号,它的合成方法主要贡献者,叫蒋锡夔。




                为“两弹一星”,合成出中国第一块氟橡胶


                蒋锡夔,原中国科学院上海有机化学研究所研究员,是我国物理有机化学和有机氟化学领域的大家,也是我国这两个领域的奠基人之一,于1991年当选中国科学院院士。1959年,正是蒋老带领团队研制出了我国第一块氟橡胶。

                在此之前,全中国都没有也造不出这样的氟橡胶。它是如此完美,它耐高温、耐低温、耐强氧化剂、耐腐蚀,能在非常苛刻的环境下使用,各种性能都远胜于一般橡胶材料;它是如此珍贵,位居美国对中国的第一禁运物品行列;它是如此“要命”,每一种飞行器的制造都需要几百种由它制作的配件,“两弹一星”的制造根本不可以缺少它。


                如此“要命”而急缺的氟橡胶成了当时中国国防研究的重中之重,而蒋锡夔则是硬朗又睿智地扛起了这个技术重担。


                他于1957年受命开展氟橡胶研制工作,之后又担任新成立的氟橡胶课题组组长。基于课题组充分的调研以及自己对反应机理的理解,他确立了合成路线,并与所有成员一起艰苦卓绝,决计要趟出这条道来。于是就有了以实验室为家的不知日月,有了原料不足经验不够却百折千回心不退,有了1959年的中国第一块氟橡胶。


                 “两弹一星”里的氟橡胶的故事,已然把蒋老树立出了元勋式的伟岸:

                他专业极精,担得起氟橡胶研制的中流砥柱;

                他有领袖气质,带得动一整支研究团队;

                他睿智果决,定得了关键节点上的战略决策;

                他坚韧勇敢,顶得住艰难险阻无数次失败。 


                橡胶研制可以说是蒋老人生的一个巅峰,而在巅峰之前,以及巅峰之后,还有一些故事,可以让我们看到一个更丰满更立体的蒋锡夔


                化学追梦人,爱国赤子心



                蒋锡夔出身大户,其曾祖蒋翰臣在清末创业发家,让蒋门成为当时南京城中少有的富贵人家。


                蒋锡夔的父亲蒋国榜是一位颇具国学造诣的文人,而母亲冯乌孝曾是浙江女子师范学校的教师。优渥家境兼书香门第让蒋锡夔从小就接受了极好的教育


                1941年,蒋锡夔考入圣约翰大学附中时留影


                高中时期是几乎决定了他未来人生走向的重要阶段,原因有二。


                其一,他对化学产生了极其浓厚的兴趣,他曾在日记中写道:

                我的能量似乎只允许我走一条路,我将走向科学研究之路,它已抓住了我的理想……于是在寒假里,相当用功地阅读化学……


                其二,他养成了写日记的习惯,而他的日记充满了他自己对于人生的感悟和思考,他坚持以日记来进行自我反省,并按照日记中所总结的经验教训督促自己言行。可以说,这一切与他人生观和世界观的形成,高远志向的树立,密不可分。对化学的热爱让他进入了圣约翰大学学习化学专业,博览与精读并行,经典共新文同研,为自己奠定了深而广的化学理论基础;对化学的热爱让他在圣约翰大学毕业后又远赴美国求学,进入华盛顿大学(西雅图)攻读化学博士,在道本教授指导下开展了特殊结构分子的芳香性研究并相当出色地完成了研究工作;


                对化学的热爱让博士毕业后的他进入凯劳格公司担任研究员,改进了三氟氯乙烯的合成方法,发现了氟烯烃与三氧化硫反应合成磺内酯的新反应,被广泛应用于工业生产。  


                1954年,蒋锡夔在美国凯劳格公司实验室里


                从小就善于思考与自省的蒋锡夔明事理,知大义,始终怀揣着报效祖国服务人民的决心。他于1948年赴美前夕,在日记中写道:

                在历史前进的步伐里,我是不容自己落后的。有一个问题至今未解决,出国后研究工业化学,还是纯学术化学。我懂得将来的中国是怎样的需要工业人才,然而也懂得自身气质是适合于怎样一种生活方式。无论如何,他日为祖国为人民服务,是已下了决心了……

                蒋锡夔在美国从未放下对祖国的爱与承诺。1955年初,他向美国移民局提出了回国申请,负有网罗人才使命的美国移民局力劝他放弃回国念头。他们派了两个官员到蒋锡夔的住处,直截了当地告诉他,只要他愿意,移民局可以帮他办理加入美国国籍的一切手续。他们主动提出愿意帮他寻找称心如意的美国淑女成亲。两位官员还承诺,不管蒋锡夔是否离开美国,都不会把他申请回国的事情告诉凯劳格公司,以免丢了饭碗。两个官员可说是尽心尽责、费尽了脑筋,然而蒋锡夔只是心平气和地告诉他们:

                “讲信用是我为人的基本准则,作为一个从小受中国传统文化熏陶的科学工作者,我不能因为有所贪图而违背自己的诺言。” 

                蒋老心系故土,抛下美国的优质生活,回归祖国投身建设的故事让我们敬佩他的赤子之心与高远理想,而他在经历了非常人可忍受的苦难后依然表现出的坦荡和笃定更使我们拜服于他的风骨与襟怀。

                1966年开始的“文革”把蒋锡夔划入了“资产阶级反动学术权威”,蒋老被批斗,被抄家,甚至是折磨逼供,受尽了肉体和精神的摧残凌辱。

                他还在这期间落下了颈椎顽疾,后来只能坐轮椅上班。但即便如此,当后来父亲病重,问他是否后悔回国时,蒋锡夔心平气和地说:“为祖国效力,我一点都不后悔。”

                文革结束之后,他和同事们重新回归科研岗位。


                新时期再铸辉煌


                1978年,蒋锡夔响应科学院号召,把科研重心转移到基础研究上来,并创立了中国科学院第一个物理有机化学实验室。之后就一直坚持基础研究,在有机氟化学、自由基化学、单电子转移和亲卤反应、结构-性能关系、新颖反应机理探索、溶剂和微环境效应及疏水亲脂作用等方面均有建树。特别是对有机分子的簇集、自卷和解簇集现象以及反映自由基化学中的取代基自旋离域能力参数的建立和应用这两个方面的研究都作出了重要贡献。


                有机分子簇集和自由基化学是蒋老精心挑选的两大课题,它们称得上物理有机化学的两座“高峰”,而当时国际上也缺乏对它们系统而科学的研究方法。这条路的成功,可以说又是蒋老带着大伙儿一起生生趟出来的




                1992年10月20日,蒋锡夔在有机所作关于自由基的报告


                这两项研究也帮助蒋老获得了2002年度国家自然科学奖的一等奖。要知道这个奖项已经连续四届无人斩获。蒋锡夔带领着上海有机化学研究所的科研团队,披荆斩棘二十载,终于用丰硕的成果铸就了基础研究的辉煌。


                2003年2月,蒋锡夔(前排右三)在国家科技奖励大会颁奖典礼


                研究不能只讲“有没有用”


                蒋锡夔常说,拿“有没有用”来衡量科学研究是很大的错误。基础研究大都源于好奇心,看起来没用的,最后可能变成最有用的。从某种意义上讲,要“见微知著”,着眼点必须跳离当下,否则很可能是短见。


                他举例说:“现在去医院看病,经常把人送到核磁共振仪中检查一番。1955年,我在美国,一个学医的朋友拿来一本杂志,其中提到了刚被发现不久的核磁共振原理,当时什么用处都看不出来。”


                科学百年历史告诉我们,几乎所有产生最大的经济效益、在生产和科技领域最实用的科学和方法,基本上都是经过了几十甚至上百年的基础理论研究的积累。不能一做研究就希望能够短时间内产生经济效益。基础研究真正的动力就是好奇心,这是中外科学界公认的。



                1988年10月8日,蒋锡夔在日本KISPOC-Ⅲ会议上作报告


                “跑自己的路,去追真理”


                很难想象斩获了国家自然科学一等奖的研究团队在二十多年里只有两百多万的研究经费资助,但对于蒋锡夔团队来说,事实确实如此。经费紧张,仪器老化,设备匮乏,课题组多年来经历了许多困难。最窘迫时需要申请一些横向项目来支持基础研究;课题组添不起荧光设备,只好派遣学生远上北京蒋锡夔老友佟振合院士的实验室去“借光”,如此坚持了十数年。

                可是科学的探索永远不会因陋就简。


                蒋锡夔告诉他的弟子:“检验我们实验结果的,将是时间。”


                所以一般动力学实验中的自由基反应转化率只进行到约10%,在蒋先生的课题组却要做到比这高很多的转化率,并在多个不同温度下测试。多年研究的32个反应完全符合等动力学关系,如此扎实和完善的实验数据,是国际自由基化学界瞄准的“里程碑”,却让一支装备最不起眼的团队最先跑到了!


                三敢三严


                多年来,在科研工作中蒋锡夔始终坚持“三严”和“三敢”,并以此要求着课题组的每个人。所谓“三敢”就是敢想、敢做、敢否定自我。所谓“三严”就是严肃的科研态度、严密的思想方法和严格的工作方法,他总是鼓励学生和他“抬杠”,但这必须建立在“三严”的基础上。


                他认为实践是检验真理的唯一标准,我们不能因为这是某某科学家说的,这条定律就是正确的。


                在美国凯劳格公司时听有名的有机氟化学家William T. Miller教授的学术报告,William T. Miller教授提出缺电性的全氟或多氟烯烃只能与亲核试剂反应,蒋锡夔对此表示怀疑,并设计了实验方案证明自己的设想,用强亲电性的三氧化硫与三氟氯乙烯反应得到了三氟氯乙烯磺内酯。


                在实验室,蒋锡夔对学生和同事们要求极严。比如只要求一个温度下的实验,蒋锡夔却要求做四到五个不温度下的实验,并且每个温度下得到的参数都是同一个,才能彻底证明结果的可靠性,即便有的工作已经发表了论文,还会做大量的工作来验证参数的可靠性。


                获奖成果的主要论文发表在20世纪80至90年代初,而之后近10年,他坚持不申报奖项,而继续完善实验数据,并做大量的实验来证明数据的可靠性。正是他这严谨的工作作风最终得到了国际上最可靠的自由基自旋离域参数σJJ。


                “领跑的位置要让给年轻人”


                物理有机研究室成立之时,蒋锡夔就开始考虑如何培养年轻人,他先后送研究室的年轻科研人员去国外各著名的实验室去进修,把世界各国专家学者最新的科研成果、科学的思想方法融入自己的研究工作中,回国后他们相继成为各自专业领域的优秀人才。


                蒋锡夔虽然对学生要求严格,但是他从不苛求学生,经费不足时,他会申请一些横向课题来贴补基础研究,在学生科研经费使用上从不吝啬。并且学生毕业后,他总会尽力的推荐他们去国外一流的大学继续深造。


                蒋锡夔在其专著《有机分子的簇集和自卷》的序言里提到:“我和同事们都特别感谢我们所有的研究生,感谢他们的热情苦干精神和想象力,因为所有的实验都是他们设计和进行的,他们才是真正的耕耘者。”


                可见在蒋锡夔心目中,他的学生是他进行科学探寻的同行者。“自由基自旋离域效应参数在国际上非常有名,参数里的两个J字母代表的是蒋锡夔和计国桢姓名的第一个拼音字母,足见他非常地提携后辈。


                蒋锡夔和计国桢在讨论工作


                蒋锡夔曾为自己喜爱的德沃夏克《新大陆交响曲》填词,前面两句是:“遥远的天边,有一颗属于我的星星。”他解释,星星代表理想,他的理想是追求源于自然的真善美。


                “如果我们把理想看作一个梦,那么,我的一生从幼到老,就是对这样一个梦的追求:热情追寻真理、美和高尚的品德,热烈地希望自己能为祖国的昌盛做出贡献。”蒋锡夔这样总结自己的人生之旅。


                蒋老于2017年8月1日在上海与世长辞,享年91岁。当我们回顾他的人生,从江南锦绣到大洋彼岸,从前沿探索到“两弹一星”,从“文革”苦难到再铸辉煌,蒋锡夔的一生,往高远说,是科学梦与爱国心的盛放;往细致说,充满了坚韧、勇毅、睿智、豁达、无私……在新中国成立70周年之际,让我们共同缅怀这位为国家为人民为科学作出了不可磨灭贡献的科学家。


                参考文献:

                董纯蕾. 不容自己落后的人 —— 记有机化学科学家蒋锡夔院士. 上海科技报. [2013-01-02](2019-09-12). http://www.duob.cn/cont/975/167227.html

                张弘. 77岁院士的寂寞长跑. 新民晚报. [2003-03-01](2019-09-12).http://tech.sina.com.cn/o/2003-03-01/1622168928.shtml

                史炎均. 真善合美 蒋锡夔传[M]. 赵新,齐巧艳审稿. 上海:上海交通大学出版社/中国科学技术出版社,2016. (购买链接:http://product.dangdang.com/23973123.html)