最美科研先鋒 | 建材行業十大科技突破領軍人物萬德田：不忘初心 方得始終

一種堅持和追求，一種專業和專注

去年初夏，記者有幸采訪到了萬德田博士，在他小小的辦公室里我們暢談了幾個小時，從他的求學之路、人生經歷談到科研成果、未來展望，回社后查閱了許多相關材料，寫成了《“好運博士”萬德田》一文。對他了解得愈多，愈發覺得這是一位純粹、樸實的科研工作者。

去年底，在中國建筑材料聯合會六屆理事會二次會議的現場，記者又一次在大屏幕上見到了他熟悉而親切的面孔——萬德田入選建材行業2021年度“十大科技突破領軍人物”，作為曾經采訪過他的記者既感到驚喜，又覺得他當之無愧。

說來也巧，提名上的照片又選用了他最常使用的那張，寸頭，嘴角帶著笑意，身著實驗白大褂，領口露出紫色針織衫和干凈但有些發舊的襯衣領，背景是滿滿當當的實驗器材。這張有些年頭的照片被反復使用在他過往的報道中，這位純粹的科學家，似乎沒有太多打造形象的時間。

2007年，從中國科學院金屬研究所研究生畢業的萬德田跟隨導師包亦望進入了中國建筑材料科學研究總院有限公司（簡稱“中國建材總院”），就在進入中國建材總院后的第二年，萬德田便開啟了人生中第一個獨立承擔的項目《夾層玻璃老化后界面和抗風壓殘余強度評價技術》。這一時期，城市建筑中玻璃幕墻的“老年化”成為了20世紀的遺留問題，玻璃幕墻破碎下墜傷人事件頻發。如何測試玻璃幕墻在臺風等極端天氣環境中出現脫落和墜落的風險，如何讓玻璃幕墻不再成為“空中殺手”成為了萬德田科研內容中的一項重要任務。

經過兩年的刻苦鉆研，他建立了夾膠玻璃抗風壓失效風險的模型，提出了夾膠玻璃界面強度的測試方法，并在此基礎上不斷突破革新，經過十年的辛苦努力，2017年由他參與設計并完成的《建筑玻璃服役風險檢測和可靠性評價關鍵技術與設備及應用》獲得國家科技進步獎二等獎。

作為中國建材總院“新生”的萬德田，在玻璃幕墻領域的“小試牛刀”便獲得了巨大突破，這也為萬德田在科研領域積累了寶貴的實操經驗。

萬德田（左）與導師包亦望

2008年，在導師包亦望的帶領下，萬德田開始了脆性材料在高溫和超高溫氧化環境下的材料力學性能測試評價技術研究。陶瓷涂層的研發與應用是當前先進材料結構功能一體化的重要前沿科學問題，其具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優異特性，被廣泛應用于航空航天、石油化工、機械電子等領域，是重大的國際需求。陶瓷涂層因缺少涂層物理性能和殘余應力的測試方法及標準，難以為涂層材料的優選、涂層構件的耐久性和使用壽命評價等提供技術支撐，這也成為了陶瓷涂層技術發展的痛點、難點。

在這樣的大背景下，《陶瓷涂層物理性能和殘余應力評價關鍵技術及應用》技術研究正式立項，萬德田成為了該項目的骨干成員，承擔起了該項目中涂層性能測試技術整體研究規劃及國際標準化等工作。

此時國內外還沒有相關的項目和研究，可采納的技術和資料甚至實驗器材基本為零。如何設計陶瓷高溫測試試驗夾具，如何選擇陶瓷應力門檻值和作用模式，成為了擺在項目團隊面前最為急迫的兩大難題。在這樣的背景下，萬德田作為項目骨干成員帶領團隊嘗試了無數種方法對界面施加壓力，通過不斷測試，成功對樣品施加壓縮載荷轉化為界面均勻拉伸應力和均勻剪切應力，設計出了試驗夾具，為進一步的研究奠定了基礎。

在項目攻堅階段，萬德田團隊做了近百次抗疲勞試驗，用時最多的一次實驗耗時近500個小時，終于在世界范圍內首次實現了從常溫到1400℃陶瓷界面抗疲勞性能的測試。通過十多年的不懈努力和刻苦研究，完成了基于相對法理論的涂層測試技術、檢測設備、標準化推廣應用的系列研究。

《陶瓷涂層物理性能和殘余應力評價關鍵技術及應用》代表性的創新成果包括：為解決服役構件的陶瓷涂層殘余應力無法測試的國際難題，建立了同溫涂層與異溫涂層的殘余應力評價方法，研制了世界上首臺涂層殘余應力測試儀，獲美國專利US 10222343，制定國際標準ISO 23458；針對結構陶瓷常與其他材料粘接后使用的情況，建立了一種評價陶瓷粘結劑拉伸和剪切蠕變的標準試驗方法，被制定為國際標準ISO CD 5722；解決了國內外陶瓷涂層在高溫及超高溫環境下彈性模量測試難題，提出了高溫脈沖激勵相對法測試涂層從常溫到1500℃范圍內的彈性模量，被制定為國際標準ISO 20343；發明了二次相對法解決極端環境變形精密測量難題，首次測出陶瓷涂層超高溫（1500℃～2100℃）環境下彈性模量，被制定為國際標準ISO 21713；先后建立了陶瓷涂層的密度、膨脹系數和導熱系數在基體、復合體和涂層三者之間的解析關系，受到了國內外專家的認可，其中涂層密度和熱膨脹系數測試方法被分別制定為國際標準ISO 21714和ISO 23458；解決了涂層與基體界面結合強度準確測量的難題，提出十字交叉法壓縮試驗評價涂層界面的拉伸強度和剪切強度，開發了相應的實驗裝置，實現了陶瓷涂層與基體界面結合強度的準確測量，被制定為國際標準ISO 23114。

據了解，陶瓷涂層系列新技術屬國內外首創，陶瓷粘結劑性能測試標準可用于確定陶瓷構件拼接接頭的蠕變性能，對保證構件工作的安全性和可靠性具有重要意義，是當之無愧的科技突破項目。

“這個過程中讓我印象最為深刻的是涂層彈性模量、熱膨脹系數及殘余應力等幾個計算公式的推導，這花了我很大的力氣，”萬德田回憶，“這一時期，辦公室就是我的戰場?！?/p>

項目成果匯報書上那些短短的公式，凝結了萬德田無數個日夜的心血，正是那一筆筆、一劃劃的反復驗算，才有了這樣的突破。在該項目中，萬德田作為項目骨干成員與團隊一起完成了陶瓷涂層高溫及超高溫彈性模量和強度評價技術與裝置的研發，提出了改進十字交叉法評價陶瓷涂層界面結合強度，他是相關專利的主要完成人之一，國際及國家標準的主要編制人。萬德田主持參與制定的國際標準、國家標準為試驗設備和各檢測中心實驗操作提供了良好的指導，提高了陶瓷涂層產品的質量檢測和試驗規范化。此外，萬德田還將測試方法轉化為國際及國家標準，再將標準轉化為測試設備，將檢測設備用于方法的提升完善，完成了”方法—標準—檢測方法”的閉環，在提升產品品質的同時可帶來顯著的經濟效益。

截至目前，該項目獲授權發明專利6項，其中美國專利1項，制定國際標準5項、國家標準3項。成果填補了國內外陶瓷涂層熱物理性能無技術、無設備、無標準的空白，提高了我國自主創新能力，推動了涂層測試評價學科發展與技術進步，獲2020年度建筑材料科學技術獎技術發明類一等獎。

在萬德田看來，應用科學的發展是我國當前社會形態下最為迫切的需求，要將科研人員十幾年的心血轉化為真正改變人類社會生活的東西，要讓材料真正服務人類美好生活，高效可行的成果轉化手段無疑是科研的最后一道關卡，他也一直在結合市場做科研。

《陶瓷涂層物理性能和殘余應力評價關鍵技術及應用》的技術成果在團隊的不懈努力、不斷推廣應用中獲得了極佳的效益。

目前，成果已在中國國檢測試控股集團股份有限公司（簡稱“國檢集團”）、中航復材、中科院金屬研究所等幾十家單位得到了應用，成果同時被延伸應用到評價超薄玻璃和混凝土表面腐蝕層的彈性模量和強度評價等領域，整體技術應用超過兩年。經濟效益明顯，社會效益巨大，解決了陶瓷涂層熱物理性能評價技術的國際性難題，推動了涂層性能測試評價學科發展，并將創新技術轉化為國際標準向全世界推廣應用，極大地提升了我國在陶瓷涂層性能測試領域的話語權。

同時，相關技術標準化的應用推廣給全國范圍內乃至全世界的檢測機構、教學科研單位和生產企業提供了一種統一的測試方法，使得各檢測單位提供的數據具有較高的可靠性和可比性，提高了檢測質量和檢測效率。通過系列新技術的應用，對提高構件的質量，保障安全具有重要意義，達到了節省資源、節省時間、提高測試效率的效果。中國建筑材料聯合會鑒定意見表明：該成果已應用在航空航天、建筑陶瓷等領域，經濟效益與社會效益顯著；成果創新性突出，填補了國內外空白，整體技術達到國際領先水平。萬德田也憑借昔日的耕耘成功入選了建材行業2021年度十大科技突破領軍人物。

除了日復一日的鉆研試驗，萬德田還積極參與了國內外標準組織的各項活動，通過對國檢集團標準化工作的深入推進，使得集團公司標準化工作碩果累累。

此外，他還作為中國硅酸鹽學會測試技術分會秘書長，為全國工程測試技術人員提供了一個交流合作平臺，以促進我國相關產品的市場發展，將我國的標準化運作同國際組織的標準化研究逐步銜接起來，為我國涂層材料的優選、構件的耐久性和使用壽命評價等提供信息和參考，消除貿易上的技術障礙，有效地促進信息交流和共享。

正如去年采訪時他對記者說的：“我是從農村出來的孩子，我對未來有著最質樸的向往，那就是希望生活能變得更好?？茖W也應該讓人類的生活更美好。”

如今的萬德田身兼數職，意氣風發，業內業外的鮮花和贊譽也在不斷地向他而去。但我們依然能從他身上清晰看到當年那個身著白大褂、眼神純粹又充滿希望的青年科學家。