吕昭平（右二）和团队成员在实验室。受访者供图

■杨曦

“基础研究的每一项重大突破，往往都会对科学技术的创新、高新技术产业的形成产生巨大的、难以估量的推动作用。”

这是中国科学院院士、北京科技大学校长吕昭平教授2020年1月在中央党校学习期间写下的一段文字。在他看来，真正具有颠覆性的科学研究，要回到基础科学问题本身，重新发现、提出并解决问题。

这一年，吕昭平获得国家自然科学基金“高性能金属材料”创新研究群体项目资助。这一支持，既是对他长期深耕高性能金属材料基础研究的肯定，也为团队进一步深化学科交叉融合、面向国家重大需求凝练基础研究关键科学问题提供了重要保障。近期，吕昭平主持的创新研究群体项目资助期满，评估成绩优异。

回望自己的科研之路，吕昭平坦言：“我的成长跟科学基金的支持分不开。”这句质朴而真挚的话语，道出了国家自然科学基金对青年科研工作者的独特意义——不仅在于提供科研经费支持，更在于营造公平公正、鼓励自由探索的科研环境，为青年人才投身基础研究、独立开展科研提供托举。

36秒下决定

2007年，吕昭平作出一个改变他人生轨迹的决定。

彼时，他已经在美国橡树岭国家实验室拥有一份稳定的工作，并在非晶钢等前沿材料领域取得一系列突破性成果，在国际学术界声名鹊起。然而，旅居海外多年，吕昭平始终缺少归属感。他不止一次在心中感叹：“中国才是我的家。”

与此同时，大洋彼岸的中国正处在新型工业化加速向高端装备制造突破升级的战略机遇期，重大装备对高性能材料的需求日益迫切。吕昭平敏锐地预感到，全球金属材料的基础研究与应用重心将向中国转移。当北京科技大学新金属材料全国重点实验室抛来橄榄枝时，吕昭平拨通了妻子的电话问道：“我们要不要回国？”妻子回答：“听你的。”

这个影响他后半生的决定，从开始到结束只用了36秒。看似迅速的决断，实则源于他心中深藏的家国情怀与学术信仰。多年后回忆起当时场景，吕昭平仍印象深刻。“我们那时候刚买了新房、新家具、新车，最后全卖了，举家回国。”面对新生活、新起点，吕昭平的内心无比笃定和踏实。他对妻子说：“回国的感觉真好！有脚踏实地、当家做主的感觉！”

拥有自由、稳定、公平的科研环境，对一位初归故土的青年学者而言，是稳住阵脚、开疆拓土的关键。回国当年，吕昭平凭借海外科研积淀、瞄准世界科技前沿的研究选题，获得了青年科学基金项目（A类）的资助。

“从年轻人成长的视角来看，科学基金至关重要。”在吕昭平看来，科学基金最可贵之处，在于它为青年科研人员提供了一个凭实力说话、靠成果立身的成长平台。“你有实力、有成果，只要口碑有了，大家就会尊重你、支持你。”

近年来，国家自然科学基金委员会围绕青年科研人员成长规律，持续完善人才资助体系，着力在竞争择优的基础上加强为优秀人才和创新团队提供长周期稳定支持。从前移资助端口、为青年人才单设赛道到优化青年科学基金项目资助机制、探索对不同类型海内外青年科研人员分类支持，一系列改革举措为更多青年人安心开展基础研究、勇于探索原创问题营造更加稳定的制度环境。

吕昭平认为，科学基金的资助机制非常适合青年科研工作者的成长。基础研究周期长、见效慢，需要长期积累，要允许探索和试错。科学基金既能在起步阶段给予青年科研工作者信心与托举，也能在他们成长发展的关键阶段，持续提供稳定而有力的保障。

化“敌”为友的思路

金属是人类使用最早、发展最久的材料之一。吕昭平坦言，正是因为这个领域历史悠久、体系成熟，要想取得原创性、颠覆性突破，难度更大。

“真正有影响力的工作，应该像石子投入水中，要有波纹，有响声。”在他看来，做科研不能只是跟着别人走，要敢于打破常规，在复杂问题中抓住前沿机遇；要有长期坚持的定力，能够承受质疑、失败和反复验证的压力，在不断追问中形成真正具有原创性的科学思想。

长期以来，金属材料在强度与延展性之间存在着难以调和的矛盾：强度越高，材料越脆、延展性越差，反之亦然。在传统金属材料研究中，氧元素一直被视为金属的“天敌”。它虽然能在一定程度上提高材料硬度，却会极大削弱材料延展性，使金属变得像陶瓷一样易碎。

然而，吕昭平和团队却另辟蹊径，大胆运用逆向思维，通过化“敌”为友的思路，打破学术界长期以来的传统认知。团队以高熵合金为研究模型，在合金熔炼过程中引入含量高达2%的氧元素。结果出人意料：在高熵合金这种由多种元素构成的复杂化学成分中，氧原子并未形成破坏性的脆性氧化物；相反，借助高熵合金中特有的化学短程有序效应，氧原子与富含锆、钛的团簇结合，形成了纳米尺度的“有序氧复合体”。

令人意想不到的是，这一颠覆性成果最初的线索，竟源自一次因“炉子漏气”而导致的失败实验。对许多人来说，这种因意外污染产生的不合格样品常会被直接废弃。吕昭平却有着不同见解：“往往在那些糟糕的结果里，藏着意想不到的好东西。”在他看来，科学发现有时并不在预设的成功中出现，反而会在失败的实验里显露端倪。

为什么“炉子漏气”反而带来了更好的结果？氧元素究竟在其中发挥了什么作用？围绕这些问题，吕昭平和团队开始了打破砂锅问到底的追索。

团队核心成员、北京科技大学新金属材料全国重点实验室研究员刘雄军对这一段历程深有感触。他回忆道：“吕老师常常教导我们，做研究绝不能专挑容易的事情做。我们做科研不是为了单纯发论文，而是要把真正的理论机制搞清楚。”

此后三年，吕昭平和团队持续钻研，拍摄了几千张电子显微镜照片，反复排除干扰因素，终于在原子尺度上揭示了其中奥秘：适量氧原子进入高熵合金后，并未形成破坏性的氧化物陶瓷相，而是形成了一种新型“有序氧复合体”。这种复合体不仅没有让材料变脆，反而像一枚枚“钉子”钉住位错，使合金在变形过程中的塑性流变更加均匀。实验表明，该高熵合金的抗拉强度提高48.5%，同时保持了良好延展性，破解了长期以来金属材料强度与延展性难以兼得的难题。这一颠覆传统认知的创新成果，是吕昭平团队获得2023年度国家自然科学奖二等奖的核心贡献。

从群体攻关到共轭之道

随着基础研究不断向纵深推进，吕昭平愈发深切地体会到，全球材料科学正在经历一场深刻的范式变革。面向国家重大需求，材料研究不能停留于对单一性能极限的追求，必须更加主动地面向真实服役环境，推动基础研究向应用基础研究延伸。

如果说青年科学基金项目（A类）助力了吕昭平科研生涯的起步，那么创新研究群体项目则标志着这种支持拓展到了学科交叉融合、团队建设与有组织科研方面。

吕昭平团队围绕重大装备对高性能金属材料的迫切需求，统筹合金设计、材料表征、智能化设计等方向，使不同学科背景的科研人员形成攻关合力，凝练出新的科学问题。

耐辐照材料是该创新研究群体项目研究的重点之一。核能材料在高温、高剂量辐照下易产生空洞和肿胀，导致性能失效。传统材料主要依靠界面吸收辐照缺陷，但在高温辐照下，强化粒子易发生不可逆溶解，材料稳定性难以保障。先进核能系统服役工况愈发严苛，对金属材料提出更高要求，高性能材料短板已成为制约核能装备发展的核心瓶颈。

针对这一瓶颈，吕昭平团队提出了“低错配、强有序”的材料设计新路径。所谓“低错配”，是指强化粒子与基体相容性好；所谓“强有序”，则是指强化粒子内部原子排列稳定，能持续发挥强化作用。与传统机制不同，这类材料中的强化粒子在辐照下可溶入基体，辐照减弱后又能重新析出。吕昭平用“葫芦瓢”形容这一机理：就像葫芦被按入水里，松开又浮起。通过动态的“溶入—析出”过程，材料在消除辐照缺陷的同时保持强化粒子密度，兼顾了高强度与耐辐照性能。

这项研究引发了吕昭平更深层次的科学思考。大国重器的真实服役环境，往往是高温、高应力与强辐照交织作用的多因素耦合环境。基于此，吕昭平进一步提出了“共轭材料学”思想。所谓“共轭”，就是打破性能之间的绝对割裂与对立，在复杂的宏观系统中考量多因素的相互制约与动态协同。他用“划皮划艇”作比喻：风和日丽时，节奏一致就能划得快；遇到狂风暴雨，则要根据风向和水流动态调整策略、精妙配合。材料设计的关键，在于构建多性能、多机制间的动态协同共生。

这种深刻的“共轭协同”思想，不仅精妙地体现在材料设计中，也贯穿于他对青年人才的培养和团队管理中。吕昭平常用“青蛙”与“飞鸟”来比喻一个富有创造力的团队：既需要大量“青蛙”式的科研人才，他们扎根学术池塘的深水区，深钻细研，不舍昼夜；同时也需要“飞鸟”式的战略人才，他们盘旋于高空，以宏阔的视野敏锐洞察全球学科演进的宏观走向与国家战略布局的重大机遇。

“吕老师为团队成员都划定了能够最大化发挥专业特长的独立赛道。团队内部只有基于交叉互补的紧密合作，没有抢占资源的内卷与恶性竞争。”刘雄军认为，这种和而不同、包容并蓄的团队文化，消除了他们在职业发展中的焦虑，使他们能够真正全心全意地沉浸于探索科学真理本身。

从青年归国时获得科学基金支持到在高性能金属材料领域持续深耕，再到带领团队面向国家重大需求开展有组织科研，吕昭平的科研之路在追问中不断延伸，也体现出科学基金支持青年人才、鼓励自由探索、服务国家重大需求的深远意义。

百炼方能成钢。吕昭平一路走来的成长与突破表明，只有让更多青年科研工作者在公平公正、鼓励探索、支持创新的科研环境中敢想、敢闯、敢为，才能不断夯实原始创新根基，以先进材料为大国重器淬炼“钢筋铁骨”，助力实现高水平科技自立自强。

（作者单位：国家自然科学基金委员会科学传播与成果转化中心）