超導(dǎo)現(xiàn)象是20世紀(jì)最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。隨著新型超導(dǎo)材料的不斷研發(fā)，超導(dǎo)材料及其強(qiáng)磁場超導(dǎo)磁體的研制設(shè)計已成為各類高性能前沿科學(xué)裝置與工程裝置研發(fā)的基礎(chǔ)。其中，力學(xué)變形對超導(dǎo)材料自身超導(dǎo)性能的影響已成為制約強(qiáng)場超導(dǎo)磁體開發(fā)研制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。正是聚焦于這一前沿，蘭州大學(xué)（簡稱“蘭大”）土木工程與力學(xué)學(xué)院副院長張興義自投身科研以來便一直潛心于此領(lǐng)域，圍繞超導(dǎo)材料及結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性開展研究。多年來，張興義和團(tuán)隊直面超導(dǎo)力學(xué)基礎(chǔ)實驗中的核心問題，開展了系列實驗平臺搭建、實驗方法及數(shù)據(jù)處理和理論建模等方面的基礎(chǔ)研究，也聚焦基于力學(xué)效應(yīng)的超導(dǎo)材料制備新工藝研究等。

天道酬勤，力耕不欺。在數(shù)十年如一日的堅守之中，張興義及團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出超導(dǎo)材料的內(nèi)部損傷原位觀測方法，首次證實了力致失超；同時，他們還提出了超導(dǎo)材料的3D打印新工藝，制備了厘米級的超輕、優(yōu)質(zhì)、形狀可控的超導(dǎo)塊材。通過攻克多項關(guān)鍵技術(shù)難題和提出行之有效的測量方法，張興義及團(tuán)隊搭建的實驗平臺有效填補(bǔ)了我國超導(dǎo)材料力學(xué)基礎(chǔ)實驗的空白，他們完成的高精度測量和規(guī)律揭示則為提升我國超導(dǎo)材料的應(yīng)用水平和國際影響力奠定了堅實基礎(chǔ)。

“但這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，”張興義說道，“我的最終目標(biāo)是通過自己和團(tuán)隊的努力進(jìn)一步深化超導(dǎo)力學(xué)的研究，由此推動我國在超導(dǎo)應(yīng)用這一高新領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位。當(dāng)然，我更希望通過自身的不懈奮斗，帶動和感召越來越多的年輕人加入蘭大力學(xué)這個科研團(tuán)隊，培養(yǎng)一批優(yōu)秀的青年人才，為我國的力學(xué)事業(yè)貢獻(xiàn)青春和力量”。

蒼穹不負(fù)少年意

20世紀(jì)80年代，雖然超導(dǎo)電性已被發(fā)現(xiàn)近70年，但無論是“超導(dǎo)”還是“聚變能”距離出生在西部貧困地區(qū)的張興義還是太過遙遠(yuǎn)了。彼時我國的“大西北”還是風(fēng)沙漫天、黃土夾道，若想要在這樣的環(huán)境中走出屬于自己的光明大道，知識必不可少——這是張興義從小便從務(wù)農(nóng)的父母處學(xué)來的道理。地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的滯后性曾蒙住許多人看世界的眼睛，幸而張興義的父母是開明善思的那一類。因而，高考一度被張興義視為命運(yùn)轉(zhuǎn)折的“重中之重”，在十幾年寒窗苦讀的歷程中，都是“上大學(xué)”這個燦若星辰的目標(biāo)在指引著他。

蒼穹不負(fù)少年意，歲月不枉趕路人。1999年，張興義實現(xiàn)了自己的青衿之志，成為一名光榮的“蘭大人”。巧合的是，張興義入學(xué)時正逢蘭大迎來自己90周歲的生日，進(jìn)校便被一團(tuán)喜氣籠罩的張興義迅速地融入了這個大家庭，更愛上了這里?！澳菚r候?qū)W校組織的校慶活動很豐富，參加過后瞬間就覺得自己是蘭大的主人了?！蓖盏南矚庋笱笈c意氣風(fēng)發(fā)，張興義至今記憶猶新。不知究竟是一場無心的相逢還是命運(yùn)在冥冥中早就為他書寫好了人生范本，與力學(xué)的結(jié)緣被后來的張興義盛贊為最幸運(yùn)的事之一，而這，也要歸因于蘭大——這里不僅為他提供了良好的平臺，也使他邂逅了感佩終生的恩師。

據(jù)張興義介紹，報考蘭大時自己的專業(yè)基本屬于“盲選”，“我是因為高中物理老師的建議才選擇學(xué)習(xí)力學(xué)的，他一直覺得我物理天賦還不錯。但當(dāng)真正開始系統(tǒng)學(xué)習(xí)力學(xué)之后，我才發(fā)現(xiàn)我對于這個專業(yè)其實一點都不了解”。自然界物質(zhì)有多種層次，從宇觀的宇宙、天體和常規(guī)物體，到細(xì)觀的顆粒、晶體，再到微觀的分子、原子、基本粒子，無一不涉及“運(yùn)動與力”，因而學(xué)科涵蓋的知識范圍之廣遠(yuǎn)非初入力學(xué)學(xué)海的張興義可以想象，幸而本科期間，周又和院士及鄭曉靜院士的課堂為他提供了打開視野、以夢為馬的地方?！爱?dāng)時周老師已經(jīng)是國內(nèi)非常知名的學(xué)者了，但他生活樸素、親切平和，講課方式十分動人且幽默，一些枯燥的力學(xué)原理由他之口講出來大家都很愛聽，尤其是他還會把懸而未決的前沿科學(xué)問題融入課堂里，更加拉近了科學(xué)與生活的距離，我非常崇拜他?？梢哉f，我之所以會從事力學(xué)方面的科研工作，絕大部分原因都是因為他的影響?！?/p>

2003年，張興義本科畢業(yè)，由于學(xué)習(xí)成績優(yōu)異被順利保送讀研。這意味著，他在母校扎根做學(xué)問的時間被直線拉長，雖然這與張興義最開始“盡早參加工作為家里分擔(dān)經(jīng)濟(jì)重?fù)?dān)”的規(guī)劃并不完全相符，但卻并沒有加深他的焦慮與彷徨。一方面，周又和與鄭曉靜院士都積極給予張興義各方面的幫助，不僅讓他擔(dān)任科研秘書，獲得一定的報酬，還在學(xué)術(shù)上為其提供許多鍛煉、實踐的機(jī)會。這使得張興義在輕裝上陣追尋力學(xué)研究夢想的同時，也得以一窺前輩在無人問津的“冷板凳”時期，也能持正守心、上下求索的精神密碼。于是，對科研的敬畏之心開始萌芽，對恩師的感激也愈發(fā)深刻，一切情感都在一個沙塵蔽日的天氣里，在蘭大本部綜合樓的樓頂，達(dá)到一個高峰。

2004年的春風(fēng)帶來了一場罕見的沙塵天氣。當(dāng)天下午，周院士就帶著張興義登上了綜合樓（今齊云樓）樓頂，為了實測風(fēng)沙電場的強(qiáng)度隨時間的變化。那時，有關(guān)這一數(shù)據(jù)的測量還沒有實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動化。“當(dāng)天的沙塵遮天蔽日、能見度很低，周老師拿著數(shù)值顯示器讀數(shù)據(jù)，我在旁邊負(fù)責(zé)記數(shù)據(jù)，周老師在看到我有地方記錯、記得不連貫時，就一再叮囑我要準(zhǔn)確記錄而不能有絲毫的錯誤?！睆埮d義回憶道，“后來，我實在跟不上，周老師就提出與我交換，由我來讀數(shù)據(jù)、周老師親自記錄，其記錄速度之快令人驚嘆。他對數(shù)字特別敏感，只要聽到就能馬上記下，而且毫無差錯。我還記得我們一直從下午兩點測到晚上七點之后，在沙塵暴幾乎完全過境時才結(jié)束，半天下來我們臉上、耳朵里哪哪都是沙子。”

彼時，張興義深切感觸恩師不顧環(huán)境惡劣、無懼餐風(fēng)飲露的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)精神，同時也為前輩的前瞻性感到驚嘆——那一次測量得出的結(jié)果在后來還常被作為西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部實驗室對沙塵暴風(fēng)沙電場的最早實測結(jié)果而受到廣泛重視。此外，這一次印象深刻的實驗經(jīng)歷也足以堅定了張興義勇闖科學(xué)“無人區(qū)”的求索之心，在之后數(shù)十年的職業(yè)歷程中，他每每遭遇困難，總會想起那日的風(fēng)沙。

“十年一劍今朝試”

早早來到實驗室調(diào)設(shè)備、測數(shù)據(jù)、做分析，是張興義周而復(fù)始的基本工作，在研究生時期初入蘭大電磁固體力學(xué)研究組如是，在成為蘭大土木工程與力學(xué)學(xué)院副院長的20余年后亦然。人們常說：“機(jī)會留給有準(zhǔn)備的人?！边@個道理在張興義的科研生涯中幾乎得到了盡致體現(xiàn)。

曾經(jīng)，借著母?！?85”工程中一個特色發(fā)展方向支持項目的“東風(fēng)”，張興義得到了將高溫超導(dǎo)磁懸浮力性能測量系統(tǒng)的研制及測量的實驗研究課題作為其碩博連讀階段的學(xué)位論文科研主題的機(jī)會。如若項目成功，張興義將成為電磁固體力學(xué)研究小組中第一位從事實驗研究進(jìn)而獲得博士學(xué)位的研究生。他十分珍惜這個來之不易的機(jī)遇，以至于在剛開始的一年內(nèi)，常因為設(shè)備調(diào)試進(jìn)度緩慢而緊張焦慮、手腳忙亂?！爸貕骸敝拢瑒e無他法的他只能將自己的困難向恩師周院士傾訴，在得到了“科研就如同一場修行”的指引之后，他醍醐灌頂，從此安心沉穩(wěn)面對每一次未知的實驗結(jié)果。

周老師對我說：“我們那一次組織的超導(dǎo)懸浮力實驗測量裝置與測量方式都是新穎的，在國內(nèi)幾乎是獨有的，在國際上也算得上罕見。在此情形下，只要我們能把實驗測量調(diào)到正常的設(shè)計精度，再按不同環(huán)境條件開展測量，就大概率可以獲得一些新的結(jié)果，這些對于超導(dǎo)學(xué)界肯定是有用的，因此不用有那么大的心理壓力。而且，做學(xué)問一旦計較得失就功利了、不純粹了，但科學(xué)是絕對純粹的，因為在‘無人區(qū)’的曠野里，任何一點陰影都會無處遁形。”這次交談讓張興義心潮澎湃，也鞭策著他對自己提出了更嚴(yán)格的要求：除了上課，他基本上都會泡在實驗室里。

這樣的日子張興義過了整整4年。2007年12月，張興義將自己的博士論文初稿交給了周又和院士，但這并不意味著整個項目的工作就此告一段落。據(jù)他介紹，這恰恰意味著下一階段的開始，“周老師在論文修改工作中付出了極大心血，細(xì)致到標(biāo)點符號的使用錯誤與引用不規(guī)范等小問題也要一一批注”。面對如此嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌駱?，張興義自然也不敢怠惰，直到今天，他辦公室的柜子里還珍藏著當(dāng)年周院士修改過的論文樣本，上面密密麻麻的紅色字跡與符號，正是“匠心”二字的生動詮釋，也紀(jì)念著他曾經(jīng)走過的青澀之路。

2010年8月，張興義的博士學(xué)位論文《高溫超導(dǎo)懸浮系統(tǒng)在不同條件下的電磁力實驗研究》獲得百篇全國優(yōu)秀博士論文。這一成功使他深刻體會到了從事科學(xué)研究過程中艱辛曲折、不屈不撓、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、踏實肯干、敢于創(chuàng)新和善于創(chuàng)新等基本態(tài)度的重要性，也使他感受到了獲得國家層面學(xué)界認(rèn)可的喜悅。同年，他被破格晉升為蘭大教授；3年后，他入選教育部新世紀(jì)人才與中組部“萬人計劃—青年拔尖人才”……這時，距離張興義自研究生階段開啟力學(xué)研究已過去整整10個年頭。

十年一劍今朝試，榮光曾有、鋒芒曾有，但張興義始終頭腦清晰，他深知未來還有許多艱深問題要一一勘破，只有保持一份身為科研者本能的好奇，才能有朝一日助力中國科技實現(xiàn)“鵬飛萬里隨其心”。

輕舟已過萬重山

“科研工作中所遇到的困難，在被解決之后回過頭看，都會覺得自己以前比較‘傻’，這么簡單的東西居然花這么久的時間。”張興義的記憶里幾乎從無“崩潰到想要退卻”的時刻，因為迎難而上在他看來是身為科研者必須具備的素質(zhì)，或是需要不斷打磨的品格?！扒拜厒冞B無條件、無人力、無金錢的‘三無’時期都蹚過了，于我們而言更沒有什么難關(guān)是值得輕言放棄的?！?/p>

正是在這樣信念的支撐下，張興義在導(dǎo)師和學(xué)院的支持下，從零開始興建實驗室，一步步從設(shè)備采買的初級階段提升到自主研制并廣泛與業(yè)內(nèi)同仁積極展開合作，攜手共進(jìn)為我國超導(dǎo)研究添磚加瓦。2014年，張興義等人提出的預(yù)應(yīng)力調(diào)控低溫焊接超導(dǎo)接頭制備技術(shù)論文發(fā)表后，在得到國內(nèi)外同行“方便操作，便于現(xiàn)場應(yīng)用”“具有高的力學(xué)強(qiáng)度可使超導(dǎo)磁體制備得更小”等肯定性評價的同時，在西安聚能超導(dǎo)磁體科技有限公司得到了實際應(yīng)用，除了促進(jìn)我國這一新興高新技術(shù)水平的顯著提升外，還產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。針對用于制備國際熱核聚變試驗堆（ITER）中心螺線管磁體（CS）的管內(nèi)電纜導(dǎo)體（又稱CICC導(dǎo)體）在電磁循環(huán)載荷作用下分流溫度（Tcs）容易退化的難題，2017年，張興義等人在考慮熱應(yīng)力及測量磁場非均勻分布的基礎(chǔ)上建立的力學(xué)模型，準(zhǔn)確預(yù)測了長節(jié)距Tcs退化而短節(jié)距能夠抑制其退化的實驗現(xiàn)象，進(jìn)而解決了已有模型理論預(yù)測與實驗結(jié)果相反的問題，同時為我國自主建設(shè)聚變堆高場磁體CICC導(dǎo)體的選型提供了參考依據(jù)，為短節(jié)距CICC導(dǎo)體演變?yōu)槲覈滦途圩兌迅邎龀瑢?dǎo)磁體制備的首選打下了堅實基礎(chǔ)。

然而，張興義的科研步伐還在繼續(xù)，為了適應(yīng)國內(nèi)超導(dǎo)技術(shù)發(fā)展的需要，統(tǒng)一和規(guī)范國內(nèi)第二代高溫超導(dǎo)帶材REBCO涂層導(dǎo)體脫層強(qiáng)度測試方法，2021年5月，全國超導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會向國家市場監(jiān)督管理總局國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)評審中心提出自主制定我國《力學(xué)性能測量REBCO涂層導(dǎo)體（鍍銅）脫層強(qiáng)度測試方法》國家標(biāo)準(zhǔn)。2021年10月15日，在全國超導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會上正式立項，主要起草人名單中，張興義赫然在列。

“我國的超導(dǎo)研究特別是超導(dǎo)力學(xué)的研究還有很長的路要走，但人生萬事須自為，縱然我已經(jīng)走過了20年的研究歲月，過了萬重山，但前方總會有尚未預(yù)知的下一站?！睆埮d義說。科

張興義

張興義（中）和家人合影

專家簡介

張興義，教授、博士生導(dǎo)師，現(xiàn)任蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院副院長、西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點實驗室副主任。1999年考入蘭州大學(xué)力學(xué)系，2003年免試推薦為固體力學(xué)碩博連讀研究生，師從中國科學(xué)院院士周又和，2008年博士畢業(yè)后留校任教。2010年獲全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎，2013年入選教育部新世紀(jì)人才，2015年入選中組部“萬人計劃—青年拔尖人才”，同年獲中國力學(xué)學(xué)會全國徐芝綸優(yōu)秀力學(xué)教師獎，2016年獲國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目資助，2019年獲高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎技術(shù)發(fā)明獎一等獎（3/6），并入選甘肅省領(lǐng)軍人才第一層次，2023年獲國家杰出青年科學(xué)基金項目資助。主要研究方向為超導(dǎo)實驗力學(xué)、電磁固體力學(xué)，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文110余篇，授權(quán)發(fā)明專利10項，含國際專利1項。