“小微球”的强国梦

马里亚纳海沟，是人类已知的海洋最深处。

2020年11月10日，中国“奋斗者”号全海深载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米。这是中国自主研制的潜水器第一次把3名中国人送达地球的“第四极”，而“奋斗者”号也是人类历史上第四台抵达“挑战者深渊”的载人深潜器，更是其中能力最强、技术最先进的一台。

“奋斗者”

2020年11月10日，一个普通的工作日。与往常一样，严开祺一大早便来到自己在中国科学院理化技术研究所的办公室。但与往常不同的是，他没有第一时间着手科研实验，而是打开了一场视频直播的链接。

或许网友们更关注“奋斗者”号下潜到了多少深度，而严开祺更关心的是它运行是否平稳，状态是否良好。“虽然我们的浮力材料已经通过了实验室里模拟深海环境的大量考核，但真正到达那个深度的时候，心还是悬着的——直到水下传来‘万米的海底，妙不可言的音频，我才意识到，我们成功了！”

正如有評论所言，“比万米海底更妙不可言的，是‘奋斗者号的国产标签”，从2012年“蛟龙”号下潜7062米，到2020年“奋斗者”号创造10909米载人深潜新纪录，中国的深海探测技术实现的不仅是从4位数到5位数的突破，更是从“国产化”到“国产”的壮举。

很多人都没有想到，在这一领域率先打破发达国家技术封锁的，竟是一支完全由本土科研工作者组成的团队。严开祺说，当年研究生毕业，许多同学选择出国深造。正是导师张敬杰的教导——“关键核心技术要不来，买不来，求不来”，让他留在了这个不算热门的“微珠材料制备新工艺及其应用技术”研究组。

从提出新理论，研制新设备，到主动担当海试重任，长期驻扎北京通州、河北廊坊等实验基地，严开祺和同事们一路走来，已经初步开启国产深潜浮力材料规模应用的新局面，成为中国万米潜水器背后最坚实的奋斗者。

2020年12月15日，共青团中央、全国青联发布《关于授予“奋斗者”号全海深载人潜水器科研团队和个人“中国青年五四奖章”的决定》。中科院理化所项目研究员严开祺荣获“中国青年五四奖章”。

一毕业，就出海

“我们常说做科研，无外乎两个目标，要么上书架（形成新的理论），要么上货架（研发新的产品）。”

“奋斗者”号载人深潜器准备下海

忆及当年的保研经历，严开祺坦言自己是在了解理化所微珠团队的研究方向后，毅然投至张敬杰老师麾下的。“这个方向既有基础研究又有产业化，而且是跟国际最顶尖的团队在赛跑，我想接受这样的挑战。”

万米海底的压强，相当于一万只大象站在一平方米大小的地面上。此时，深潜器想要通过母船的拉力或者自身的动力实现上浮，宛如愚公移山。只有依靠一种又轻又抗压的材料，才有可能在深潜器完成水下作业抛载之后，实现无动力上浮。

这种被视为深潜器六大关键技术之一的固体浮力材料，由空心玻璃微球加上树脂基材通过混合和热固化形成，其中空心玻璃微球是关键。20世纪50年代，美国、日本、俄罗斯开始研制空心玻璃微球，高性能产品至今仍对我国设限。而我国从20世纪90年代开始“白手起家”，老一辈研究员宋广智、张敬杰采用全新的技术打通了“软化学”法制备空心玻璃微球的先进路线，使我国在该领域拥有了自主知识产权。

“这是一条完全自主的技术路线，意味着一切都是未知。”在缺少文献和经验借鉴的情况下，想要获取最可靠的一手数据，海试很重要。

2012年夏天，严开祺硕士毕业后留在课题组工作。他主动承担了海试的任务，报名科技部资助的规范化海试航次，作为课题组中的海试“第一人”三赴南海。

在甲板上作业，充满着不确定性。“你永远不知道下一次的浪从哪里来，稍有不慎，就可能被海浪打翻在地。”严开祺负责的是与浮力材料相关的潜标布放、回收，在他的回忆里，每一次作业都非常紧张，以至于留下了“没拍过一张工作照”的遗憾。

“从没想到（一次出海）七八天会那么难熬。”没有手机信号，饮食供给有限，严开祺说，“越到后面，那种孤独、寂寞，甚至是恐惧感越强烈……每次出海我都会瘦好多。”

但正是通过这种方式，在长时间的海试验证中，他们自主研制的样品吸水率小于1%，性能达到国际先进水平。

栽好梧桐树，凤凰自然来。2014年年底，一个偶然的机会，严开祺和导师张敬杰在参加中科院“先导科技专项”立项评审的时候，遇到了“蛟龙”号总设计师徐芑南院士。“徐院士看到我们的海试样品，非常高兴，马上安排人与我们对接。其实此前他们已经找了很多单位，但浮力材料的问题一直没有解决。就这样，我们紧急加入了‘深海勇士号的攻关。”

从样品，到产品

走进中科院理化所严开祺所在团队的实验室，上百平方米的空间里摆满了各式各样的精密仪器。然而，要完成工程化的指标，把以克为单位的样品量产到上百公斤级，这里远远不能满足需求。

2015年，为了完成为我国第二台载人深潜器“深海勇士”号提供浮力材料的任务，理化所紧急为团队调配了河北廊坊园区场地，并由中科院院长特别支持基金和理化所所长基金匹配了部分经费。

那几年，严开祺和同事们几乎是驻扎在实验基地，度过了最热的伏天和最冷的寒冬。“暖气不足，车间很冷，我们都是裹着军大衣、大棉袄在现场操作。因为实验涉及粉尘之类，所以每个人出来，头发全是白的。”

然而比起环境的艰苦，更让严开祺记忆犹新的是科研上的艰辛。“为什么我们现在发表的论文数量在国际上数一数二，但转化成生产力的却没有那么多？因为样品和产品完全是两码事——为了做一个样品，我可以精挑细选。在100个里面，有一个成功就行了。但要做成产品，这100个里面至少有95个要成功，而我们要做到100%。”

谈及前期的状况，张敬杰曾说“失败一个接着一个，废品如小山般堆积，每天都在打击中度过”。在那两三年间，严开祺经常睡不好：“连做梦都在想这个事情，是哪里没有做到位，哪里设计不合理？为什么总差那么一点点？”

记者问：“那一点点指的是什么？”

严开祺答：“就是头发丝那个量级的小微球的耐压强度。”

后来，大家开始咬着牙逼自己“慢下来”。“一种原材料一种原材料地去分析、计算、设计，对关键的工艺设备挨个进行参数调整、改造和升级……终于在某一天，找到了关键突破点。一旦跨越那个阶段，研制工作就变得轻松一些了，每天都能获得一點小突破，终于又找回了成就感。”

就在当年廊坊基地紧张攻关的阶段，严开祺家里还发生过一件“惊险”的大事。“那天我正做着实验，突然接到妻子的电话，她要临产了！幸运的是，当时所里有位老师开了自己的车到廊坊，我赶紧请他帮忙把我带回北京。匆匆忙忙赶到医院，签完字，我的大女儿已经出生了。”

说到家人，如今儿女双全的严开祺满心感恩。“我确实没有很多时间、精力照顾家庭，而他们用实际行动支持了我的事业。”

2016年12月，团队按时交付了固体浮力材料，助力“深海勇士”号国产化率达到95%。在女儿生日的时候，严开祺将他最为珍视的“深海勇士”号参研参试人员纪念牌和小模型送给了她。

在严开祺心里，这就是他送给孩子最好的礼物。

科学家们的工程化“洗礼”

2017年，严开祺开始担任“奋斗者”号全海深载人潜水器结构系统的副主任设计师。

为什么让这位当时在团队中最年轻、资历最浅的“85后”助理研究员担当如此重要的角色？团队负责人张敬杰研究员回答，这个“副主任设计师”不是荣誉，而是责任，而且责任很大。个人基本功扎实、科研素质高，有开阔的视野、有很强的学习能力，才有可能在完成分内工作的同时，协调各个方面，对接工程总体，了解结构系统其他方面的需要，再返回来消化好他们对我们的各项指标要求。

而在严开祺看来，参与这样的国家战略性重大工程，对于科学家不啻为一场“洗礼”。

“科学家的精神是追求极致，为此会去不断地优化、超越。而参与工程以后就不一样了，我们要把自己当成螺丝钉，要和其他各个环节去匹配。在这个过程中，我要去扭转大家的思维——性能一旦定了，你低了不行，高了也不行，要尽可能地做出一致性和稳定性来。”

于是，仅仅是为了达到小微球的指标，他们就做了上千次实验。研制出小微球之后，再与团队里潘顺龙博士、廖斌博士研制的高性能基材进行匹配，又是上千次实验！

2020年年末，“奋斗者”号第13次完成下潜任务，除了刷新10909米的世界下潜深度，还有另一历史时刻令万众瞩目——实现全球首次万米海底的实时直播。2020年11月13日，辅助广大网友打卡地球“第四极”的，其实还有“奋斗者”号的两位好“帮手”——“沧海”号和“凌云”号。这两部同时坐底的深海视频着陆器就是“奋斗者”号的专用摄影和打光。这背后，是严开祺在研制“奋斗者”号的同时，又组织的一支突击小分队。他和同门师弟廖斌博士为包括“沧海”号、“凌云”号等在内的我国万米集群无人潜水器，研制出了更低密度的全海深浮力材料，从而推动我国跻身具有全海深探索能力的国际第一梯队。

严开祺相信，“奋斗者”号的研制成功，一定可以带出很多产业来。就以他们主攻的空心玻璃微球为例，这种材料不仅可以用在几乎所有的轻量化产品上，而且在隔热、隔音、耐高温、耐磨等领域，都有着广泛的应用。

既服务于国家的战略，也面向市场的需求。为了实现新材料的多功能化，一方面要布局相关的基础研究，另一方面要把新技术产业化。严开祺说：“未来的路还很长，就像团中央的表彰辞所说，唯坚定者，方可行稳致远。”

（平 野摘自《中国青年》2021年第2期）