媒体报道一科研创新勇攀高峰
——记北京科技大学新金属材料国家重点实验室
利用射线和物质相互作用是获得微观结构知识的一种手段。但常用的射线如ｘ射线、光等都只适合揭示物质静态结构和动力学特性的某些方面。随着反应堆的出现，科学家开始从反应堆或高功率质子加速器中引出较强的中子束流探索物质结构。中子发现于1932年，中子衍射是中子与原子核相互作用的结果，中子衍射可以观测物质内部结构，可以确定原子，特别是氢原子，在晶体中的位置和分辨周期表中邻近的各种元素。中子因其很高的穿透能力，特别具很强的原位研究能力，在工程材料研究领域备受瞩目。
在我国，北京科技大学新金属材料国家重点实验室长江学者特聘教授王沿东教授率领科研团队，长期从事ｘ射线与中子衍射应用金属材料结构与微结构分析与表征研究，在国际上率先开展应用同步辐射高能ｘ射线衍射原位表征材料微结构单元研究，取得了诸多创新成果，使我国中子衍射应力测量与分析水平有望在短期内达到世界先进水平，受到世界各国知名研究所的广泛关注。
峥嵘岁月，立志报国
王沿东虽出身于知识分子家庭，童年却随父母在偏远的山村度过，这培养了他独立、坚韧的性格。高中毕业后，他考入东北工学院材料科学与工程系，后被国际著名结构专家梁志德教授课题组接收为硕士研究生为他在Ｘ射线衍射与结构研究方面打下坚实的基础。硕士毕业后，他到北京科技大学求学师承著名材料学家陈国良院士攻读博士学位。博士毕业后，他前往法国梅斯大学进行合作研究。多元文化的求学路及高交流互动性为他后来的科学研究创新打下了基础。
在法国工作期间，王沿东了解到金属形变过程中由于材料各向异性导致的第二类（微观）应力研究是困扰国际材料界的难题之一。在听取了瑞典皇家科学院1994年诺贝尔物理奖的公告后，他敏锐的意识到，中子衍射应用于工程材料领域的基础与应用研究工作，特别是重要工程部件的内应力测量、结构测量、材料处理过程的原位研究及大型构件的应力测量技术具有重要的科学与应用潜力。另一方面，由于这种微观应力与材料结构形成密切相关，将结构研究与应力测量分析有机结合起来,可以解决很多材料科学中未解难题。
时不待我，王沿东立即申请到瑞典中子科学研究中心（附属于世界著名的乌普萨拉大学）博士后的位置，开始从事应用中子衍射研究材料结构与应力的工作。通过与那里的中子衍射科学家合作，他很快创建了直接从实测应变数据进行第二类应力分析的球谐级数法，解决思路是：定义一个与晶粒取向相关的应力分布函数（SODF），采用低阶广义球谐级数展开式予以描述；利用三维弹塑性模型给出的约束条件，从不同实测点阵应变分布求解一组带约束条件的由应变分布与级数系数相关联的非线性方程，由之确定SODF的低阶球谐级数的系数。SODF分析术不仅可以给出双相材料的平均相间应力，而且可以得到与晶体取向相关的相间匹配应力的定量信息。该理论的提出受到应力与结构研究领域专家学者的广泛关注，为王沿东后来的研究工作打下了坚实的基础。
科研创新，勇攀高峰
王沿东的主要研究方向是中子 与同步辐射技术在金属材料形变与相变应用以及新型磁驱相变合金与新型超弹合金研究,并不断取得新的突破。
一一提出晶粒取向相关应力分布函数概念，建立了国际领先水平的多晶材料第二类应力分析球谐法，发展了脉冲中子源同时测量、分析第二类与第三类残余内应力的新技术，通过揭示不同疲劳周次下奥氏体不锈钢的第二类与第三类残余内应力的变化规律，提出了各向异性材料疲劳过程中这两类应力变化的比率作为监测材料损伤的新判据，学术思想被美国标准技术研究院及康乃尔大学等国际著名研究小组采用。
一一利用中子衍射、同步辐射微束衍射技术，建立了跨越微米到毫米量级的多尺度微观与宏观应力测量、表征与模拟方法。研究航空用高强铝合金等重要工程部件材料及模拟部件,形变／相变过程中多尺度应变与应力演化规律。
一一利用同步辐射与中子散射技术，定量研究应力诱导相转变特征合金的微观力学行为，建立微结构演变与微应力配分的微观力学模型，特别是通过实验和模拟结合的方法，解决确定形变过程中马氏体与铁素体的应力定量配分的难题。该研究将微观组织演化细节、微观塑性变形与微观应力一一应变传递、相变与形变交互作用等揭示形变物理新机制的引进金属形变过程，为发展跨越微米到毫米量级的多尺度各向异性连续体塑性变形的定量模型奠定基础。
一一利用独特的原位高能Ｘ射线衍射技术，深入系统研究了磁、温度、应力场耦合作用下铁磁（反铁磁）磁驱相变材料，给出铁磁形状记忆合金中磁诱导反相变的直接晶体学证据，首次揭示多场下马氏体变体选择重要基础规律，揭示ＮｉＣｏＭｎＩｎ合金巨磁致伸缩效应的物理新机制，提出反铁磁材料的变体选择完全不同于铁磁材料的新学术观点。
——利用高能Ｘ射线漫散射技术,揭示了应力诱导预马氏体纳米畴择优再取向可以导致超弹变形，这种机制可产生窄应变滞后的特征，从新角度揭示了不同于传统相变机制的超弹物理本质。根据发现的窄滞后特点，通过巧妙合金设计，可望 在几种合金体系中找到了具有窄滞后超弹行为的新合金。
——提出了同步辐射高能Ｘ射线衍射技术分离形变结构与再结晶结构的新定量方法及现代材料 结构分析的改进最大熵法，将结构分析推广到原来很难进行的复杂晶结构物质，为结构的准确定量分析和结构研究范围的拓展提供了有效的方法。
兢兢业业，硕果累累
多年来，王沿东教授为祖国培养了众多中子衍射在材料工程领域研究的新型人才。他还建立中子衍射工程材料研究创新团队，并致力于航天、航空用涡轮发动机叶片及某类重要军事用途等关键大型工程部件宏观与微观应力原位检测技术、新研究方法及应用和先进结构与功能材料的制备过程与功能行为的原位研究。
目前，他的研究团队已发表被SCI收录的国际刊物论文150余篇，包括在国际权威杂志如《科学》《自然材料》、《先进材料》 等发表多篇有影响力的学术论文。 他还多次在美国ＴＭＳ年会上组织专题研讨会或作特邀报告，研究成果被（（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｏｄａｙ））报道，先后入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”、教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，2007年获国家杰出青年基金。
在不断创新的前提下，我国已经建成两个新的反应堆中子源，工程材料研究相应谱仪也基本投入运行，特别是科学院在东莞开始建设的中国散裂中子源的建立，可望使我国在中子衍射应力测量方面的研究居世界先进水平。国家“973”与“863”等重大研究计划，明确将中子衍射方法作为高性能结构材料专题研究的关键技术之一。对于未来中国创新力的发展，王沿东认为现有科研体制与科研基金的分配严重阻碍了科技创新，比如某些院士，没有从事过中子散射，甚至以前都没有亲眼见过中子衍射装置，但可以从国家申请几千万甚至上亿的科研基金项目建设中子衍射谱仪，最终他们建设的落后谱仪可能成为某类不学无术的“科学政客”向上邀功请赏的砝码，为中国科学发展贡献了低质量的科学ＧＤＰ；另一方面，相关部门应该 为科研人员创造一个好的科研环境，并为年轻创新人才提供更好的待遇，让祖国的科技之花更加长久的绽放，为祖国的经济建设提供不竭的动力。
来源：《海峡科技与产业》
媒体报道二让我国中子衍射技术走向世界
——记北京理工大学特聘教授王沿东博士
中子发现于1932年，这个时候已经得到电子、分子衍射的验证。人们预见到，并且也实际观测到了中子的衍射现象。中子衍射是中子与原子核相互作用的结果，所以中子衍射可以观测物质内部结构，有利的是中子衍射可以确定原子，特别是氢原子，在晶体中的位置和分辨周期表中邻近的各种元素。
中子因其很高的穿透能力，特别是具有很强的原位研究能力，在工程材料研究领域备受瞩目。我国以王沿东为代表的中青年科学家在中子衍射（散射）领域孜孜不倦地赶超国际前沿，使我国中子衍射应力测量与分析水平可望在短期内达到世界先进水平，使得美国、法国、日本等国的知名研究所非常热衷与我国进行合作。
逆境中凝练报国志
王沿东出生在一个知识分子家庭，父母大学毕业在文革时期即被分配在辽宁营口一个偏远的山村地区教中学，直到念中学随父母回城前整个童年时代在宁静的山区度过。艰苦的生活培养了王沿东独立、坚韧的性格。
高中毕业后，他考入东北工学院（现东北大学）材料科学与工程系。4年的努力学习，在硕士入学考试中取得优异的成绩，被国际著名织构专家梁志德教授课题组接收为硕士研究生。北洋大学毕业的梁教授以学问严谨著称，知识渊博，特别以晶体学与X射线衍射技术见长，是我国该领域顶尖的学者之一。在梁先生的悉心指导下，他在X射线衍射与织构研究方面打下坚实的基础。多年以后，他博士毕业后回到梁先生课题组工作，在一次国际会议上获得青年科学家论文奖，世界著名的材料物理及科学技术史学家柯俊院士在发奖后说到：“你遇到了一个真正的好老师”。硕士毕业后，他来到有我国钢铁摇篮之称的北京科技大学（原北京钢铁学院），从师于著名材料学家陈国良院士攻读博士学位。刚从美国长期客座访问归来的陈教授，当时已是高温合金与金属间化合物研究领域的国际上著名学者，他从美国带来了先进的研究与教育理念。博士毕业后，王沿东博士在左良教授（现东北大学副校长）的推荐下，前往当时的织构研究国际中心之一的法国梅斯大学进行合作研究。他认为多元文化的求学路及高交流互动性为日后的科学研究创新打下了基础。
拓展中子衍射的应用领域
在法国工作期间，王沿东了解到金属形变过程中由于材料各向异性导致的第二类（微观）应力研究是困扰国际材料界的难题之一。当时中子衍射刚获得诺贝尔物理奖，瑞典皇家科学院在1994年诺贝尔物理奖的公告中指出：由于中子束具有很强的穿透能力，其重要潜在应用之一是可以根据中子衍射所测量原子点阵的变化，确定某些重要工程部件的残余内应力分布，成为检测材料损伤的重要手段。王沿东敏锐意识到，中子衍射应用于工程材料领域的基础与应用研究工作，特别是重要工程部件的内应力测量、织构测量、材料处理过程（变形、结晶、再结晶、相变）的原位研究及大型构件（如飞机、航天飞行器等关键部位）的应力测量技术具有重要的科学与应用潜力。另一方面，由于这种微观应力与材料织构形成密切相关，将织构研究与应力测量分析有机结合起来，可以解决很多材料科学中未解难题。
他很快申请到瑞典乌普拉沙大学代管的瑞典中子研究中心博士后的位置，1998年开始从事应用中子衍射研究材料织构与应力的工作。通过与那里的中子衍射科学家合作，他很快创建了直接从实测应变数据进行第二类应力分析的球谐级数法，解决思路是：定义一个与晶粒取向相关的应力分布函数应力取向分布函数（Stress Orientation Distribution Function - SODF），采用低阶广义球谐级数展开式予以描述；利用三维弹塑性模型给出的约束条件，从不同{hkl}实测点阵应变分布求解一组带约束条件的由应变分布与级数系数相关联的非线性方程，由之确定SODF的低阶球谐级数的系数。SODF分析术不仅可以给出双相材料的平均相间应力，而且可以得到与晶体取向相关的相间匹配应力的定量信息。
该方法提出不久即受到应力与织构研究领域有关人士的关注。美国国家标准技术研究院（NIST）的科学家将申请者提出的SODF概念扩展，并将其应用于存在第二类应力并适合所有晶系的材料晶体结构细化分析程序中。他还发展了脉冲中子源同时测量、分析第二类与第三类内应力的新技术，揭示了不同疲劳周次下奥氏体不锈钢的第二、三类残余内应力的变化规律，提出了各向异性材料疲劳过程中这两类应力变化的比率作为监测材料损伤的判据，在《自然》材料分册上发表。材料领域有重要影响力的《材料今日评论》杂志随后用“疲劳的指纹痕迹”为题对该成果予以报道，并由此引发疲劳过程微应力测量的国际热点研究。
团队建设与人才培养
2004年应东北大学领导邀请，直接聘任为博士生导师，组建中子和同步辐射应用材料科学与工程研究小组。由于我国当时基本没有从事中子衍射在材料工程领域研究的人才。在此不利条件下，他把培养人才放到首位。为此，自筹资金，送出10名博士研究生、博士后与青年教师在美国与欧洲国家实验室里，从事中子衍射在工程材料应用相关研究。在他的努力与帮助下，我国将瑞典中子中心的一台价值几百万的先进中子应力测量谱仪运到中国，安装在我国原子能科学院的先进中子反应堆上，即将投入使用。另外，他还建议正在筹建的中国散裂中子源上，建立高校与科学院合作工程材料研究中子衍射线站，受到当时科学院有关领导的重视。
2008年他全职回国，担任北京理工大学教育部长江学者特聘教授，建立中子衍射工程材料研究创新团队。其研究方向主要集中在航天、航空用涡轮发动机叶片及某类重要军事用途等关键大型工程部件宏观与微观应力原位检测技术、新研究方法及应用；先进结构与功能材料的制备过程与功能行为的原位研究。从2004年开始，在国家杰出青年基金、国家自然科学基金重点、面上及国家高科技发展（863）计划等资助下，他的研究团队已经在中子研究相关领域发表SCI国际刊物论文90余篇，其中二篇论文被评为辽宁省自然科学学术成果文类一等奖。值得一提的是，目前我国的二个新的反应堆中子源已经建成并临界，工程材料研究相应谱仪也将在2011年基本投入运行。应该指出，国家973、863等重大研究计划，明确将中子衍射方法作为高性能结构材料专题研究的关键技术之一。
谈到中国目前创新力的主要障碍时王沿东说：“我们做研究的学派间交流太少，每一个学派有自己的一块不容侵犯的领地；另外，每一个学校或研究所都有一块不容他人染指的方向或研究设备，比如，某些国家十几个亿投入建造的某类大型科学装置，被一个研究所少数领导看成自己的后院，被国外科学家戏称‘不懂布拉格定律的人在建设研究晶体结构的大型研究装置’；我们的高流动性无法真正实现，不用说国际间流动，就是国内流动也因为某些利益集团造成的高房价变得困难，这种没有附加值的房地产业的高速发展必将阻止甚或葬送中国科学创新力”。谈到创新团队建设时王沿东强调：“我们学校的创新团队成员待遇还太低，特别是高房价使招聘到高水平的年轻人才更困难。整个学校等到10年后77、78级大学毕业生退休时，可能又会出现不该有的类似文革中的断层”。
文章来源：《中国网》 2011-07-25
媒体报道三钻研中子衍射 建言人才创新
——访国家杰出青年基金获得者王沿东教授
利用射线和物质相互作用是获得微观结构知识的一种有效手段。但常用的射线如X射线、光、电子等都只适合揭示物质静态结构和动力学特性的某些方面。随着反应堆的出现，科学家开始从反应堆中引出较强的中子束流探索物质结构。人们发现，由于本身的特性，中子是研究物质结构的理想“探针”。
在贯穿于材料制备、结构表征及使役行为研究的材料科学与工程领域，最基本与关键的科学问题是：材料多尺度结构（单元）信息的获取及其与功效行为的耦合。发展一种能够测量跨越 0.1 nm至1mm范围的多尺度结构特征，且可以在各种环境下（原位）具有时间与空间分辨特点的实验技术是材料科学研究的关键。同步辐射高能X射线衍射、中子散射技术是实现该类研究的最有效手段。
航天与航空用涡轮发动机叶片的使役性能与材料制备、装配及使用过程中引入的宏观与微观应力密切相关，准确地测量各种不同尺度的应力状态并直接关联于工程部件的损伤行为，是延长涡轮发动机叶片使用时间及提高安全性的最有效途径。广泛应用的实验室用X射线衍射（散射）技术，可以有限实现这种多尺度结构表征。但其有限的穿透能力（对于大多数材料小于10 微米）无法获得关键工程部件的内部结构的应力与微观组织信息。
中子因其很高的穿透能力，特别是具有很强的原位研究能力，在工程材料研究领域备受瞩目。它的主要应用包括：工程部件多尺度的内应力测量、织构测量、材料处理过程（变形、结晶、再结晶，特别是相变）的原位研究等。
包括中子衍射在内的原位实验技术在材料科学与工程中应用的研究在国际上刚刚起步，从技术本身（发射源、测角台、探测器的布置）到数据处理与分析方法尚待完善。特别是如何使这些丰富的实验数据与研究结合，建立更加准确表征材料（宏观、介观及纳米）多尺度单元的结构、应力状态的信息，并与材料的使役行为直接联系，是十分具有挑战性的问题。
我国中子散射技术的发展已经引起了国际同行的高度关注，尤其是政府对该研究的重视和一批年轻专家的迅速成长，使得美国、法国、日本等国的知名研究所非常热衷与我国进行合作。
王沿东有在美国与欧洲国家实验室工作的长期经验，具有丰富的创新成果，以他为代表的中青年科学家在中子衍射（散射）领域孜孜不倦地赶超国际前沿，使我国中子衍射应力测量与分析水平可望在短期内达到世界先进水平，并直接服务于关键工业部门。
自博士研究生毕业到被教育部聘为“长江学者特聘教授”之间的十几年里，王沿东一直在国外高校、实验室以及国内高校之间辗转，正是在几个国家做科学研究与教书育人的经历，使得王沿东对于创新人才培养的重要性感触特别深。他认为，我国要建设创新型国家，实现“科教兴国”的战略目标，当务之急是要加大高层次创新人才的培养。
“博士毕业后，我前往法国梅斯大学任客座教授，但不到一年我就回国了，我希望自己所学的东西能为自己国家的建设所用。”王沿东回忆当年出国做研究的经历时告诉记者，“后来，由于一些现实的原因，为了使自己的科研能够更快更进一步，我又去了瑞典乌普萨拉大学做博士后研究。”在乌普萨拉大学中子研究实验室，王沿东研究方向开始由以前的材料制备转向中子研究，这对于他以后的科研方向与目标都产生了巨大的影响。2001年，王沿东前往美国橡树岭国家实验室，在当时正在建设的世界上最先进的散裂中子源（Spallation Neutron Source，SNS）部门从事一些关于大工程部件的应力检测技术的基础研究。国外高速的竞争与极富创新的科研环境为王沿东取得一系列的科研成就产生了巨大的促进作用。
在美国橡树岭国家实验室工作期间，一次在美国能源部预先批准的前提下前往韩国代表SNS参加国际会议，会后由于从事敏感专业回美国的签证被无限期调查。在得知此情况后，东北大学领导与人事部门负责人，发出诚挚邀请加盟东北大学，并在生活与工作条件方面予以多方关照，促使其最终回国工作。回国以后，王沿东发现国内科研的机会还是很多的，但是创新能力明显比较弱。特别是高层次人才在创新方面表现不足。王沿东分析道：中国高校当前与欧美高校的主要差距表现为知识创新能力不足、缺乏高端人才培养能力。除科研体制与科研投入的差别外，主要差距应归结为如下几个方面：师资力量，特别是教师的素质与敬业精神；优秀学生选拔方法、训练过程、人文与敬业精神的培养；整体大科学工程平台的建设，高校与国家实验室及研究中心的合作与互动。
王沿东根据在欧美高校与国家实验室长期工作的经验，从自身所研究的领域出发，对组建高水平的使用大科学工程设备及装置的材料科学创新团队提出了如下思路：
教育与科研并举。向本科与研究生传授世界上最先进的使用与材料科学相关的大科学装置特点，阐明中子散射与同步辐射高能X射线衍射先进结构与微结构表征新技术与方法的重要性，特别强调在材料科学研究的重要应用。将大科学装置使用与材料科学创新体系的建立相结合。通过设立奖学金方法，吸引优秀学生，参加创新团队的科研。
基础与应用研究并重。一方面，应用研究可以为基础研究凝聚出基本科学问题；另一方面，基础研究为应用研究提供解决关键技术的储备。 学校实验室与国家研究中心（研究院）的互用。欧美科技发展的经验表明，国家研究中心（研究院）构建与管理的大科学工程研究平台有巨大的优势，为高校的创新能力提供了必要条件。学校必须参与建设，为其提供先进的设计思路、功能需求及人才培养的技术储备。
学科交叉与多元科技文化（学术观点）的互容。研究团队拟采用容纳多个不同学科或不同发展方向的4～5个科研小组，比如材料制备组、材料物理化学组、材料加工组、力学模拟组及跨学院的机械制造与车辆学科、宇航研究学科，通过利用各自的特点及研究的相关性，通过经常性的学术讲座、研讨会来凝聚科研方向、提出关键的科学问题，联合攻关一些国际上尚未解决的难题。
国内外合作交流的互通。在近几年内将多次组织该领域研究的国际会议或研讨会，作专题报告，展示创新成果。邀请国外著名专家及教授来讲学与合作科研。特别是通过向欧美著名大学、国家实验室派出公派留学生，利用他们先进的设备，学习他们的科研思维、创新意识及宝贵经验。
团队内制定合理的政策及竞争机制，吸引优秀教师与学生，由科研创新团队变成高端人才训练基地。对于如何吸引优秀科研小组、教师与学生加入团队，可采用的政策为：大幅度提高创新团队中的中青年教师的收入，这样可以选拔出最优秀教师，并使其安心敬业；根据考核及需要建立滚动的小组支持机制、学生奖学金的动态升降机制、设立特殊的奖学金；利用公派留学生、访问学者的有效选拔机制来吸引学生与优秀青年教师加入团队；通过竞争机制培养团队科研创新文化与敬业精神。当然，国家、教育部、学校及相关部门必须制定新的“文化特区”政策，来支持高校优秀团队的建设。
王沿东说，现代材料表征与评价技术是《国家中长期科技发展规划纲要（2006-2020）》确立的新材料技术的重要方向。国家“973”、“863”等重大研究计划，明确将新材料表征与评价方法与技术的发展列为重要发展方向，特别是把“大型和复杂构件内部缺陷检测技术”列为“863”新材料技术领域高性能结构材料专题的关键技术之一。他们希望利用大型现代科学装置开展工程结构材料内部应力与微结构表征新技术的探索研究，为建立具有我国自主知识产权的中子散射测量各类应力的标准、模式及分析表征新方法技术作出基础准备，培养优秀人才，解决关键大型工程部件制备与使用过程中可靠性评估所面临的关键技术问题，并直接服务于我国科技驱动的经济持续发展战略的主战场。
王沿东，1986年本科毕业于东北工学院（现东北大学）材料科学与工程系，1989 年获硕士学位，1993年于北京科技大学获博士学位。1994年回东北大学任教，当年被破格晋升为副教授，2004年作为校级引进人才被东北大学直接聘为教授、博士生导师，2008年定为二级教授。2009年7月开始在北京理工大学材料学院工作，任教育部长江学者特聘教授，并组建新的原位微结构表征研究组。1993至2008年间曾数次赴法国梅斯大学（Universite deMetz）、瑞典乌普萨拉大学（Uppsala University）中子研究实验室、美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）、美国田纳西大学等从事科学研究。
发表学术论文150余篇，获省部级科技奖4项。1996年获国际织构会议青年科学家论文奖，2004年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，2007年国家杰出青年基金获得者，2008年被聘为教育部“长江学者特聘教授”，2009年入选国家“新世纪百千万人才工程”。
来源：科技创新与品牌 2010-08
