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弘扬科学家精神人物访谈录——访激光极端制造研究中心主任李琳院士
作者：先进制造所，日期：2023-06-08

 

科研引领者

　　访谈记者：作为激光材料加工研究领域的引领者，您长期从事激光打孔、焊接切割、表面处理、增材制造及激光微纳制造等方面的研究，应用范围涉及先进制造、生物医疗、新能源技术等多个交叉领域。您的研究工作涉猎广、覆盖面全，其中令您最骄傲的研究结果是哪一项？在这期间，发生了哪些科研趣事，或是面临了怎样的困难与瓶颈，能否给我们分享一下宝贵的科研经验呢？

　　李琳院士：我的研究主要集中在激光的先进制造技术和工程应用领域。激光加工精度与激光波长有关。在空气中光斑直径理论极限是波长的1/2，这就是光的衍射极限。在激光精密加工的时候需要突破衍射极限。我们发明了偏角扫描微球阵列并行激光加工，将一束激光通过微球透镜分成百万束光，实现了几十纳米的加工精度，通过近场光学突破了衍射极限。考虑到这个光路是否可以反过来，我们把微球和显微镜结合起来，实现了50纳米的分辨率，真正打破了衍射极限（可见光范围这个极限是200纳米）。这个发现让我们很吃惊，相关研究成果发表在《自然·通信》杂志上，也被很多媒体报道。后来这个技术实现了产业化，在半导体芯片检测、安全检测、纳米材料观测及生物医疗研究领域得到实际应用。这个偶然的发现促成了新检测技术的产生，也在工业中得到应用，我想说只要用心多思考、多实践，敢于打破框框，新的发现和发明有时会在偶然的时候实现。

　　访谈记者：我看您在大连理工大学的本科专业是自动化控制，但最终攻读的博士专业却是激光工程，请问您是怎么走进激光先进制造工程及微纳光学这条路的呢？您与您的导师，激光材料加工之父Bill Steen教授之间又曾发生过哪些趣闻呢？

　　李琳院士：这其实也是一个巧合。一开始，我考入了英国帝国理工大学电子工程系自动控制理论组，当时导师布置了输出反馈控制系统的课题，我在国内的理论基础尚可，因此短短几个月就完成了当时的课题。此时，正好碰到了一位华人博士生在Steen教授实验室用激光做金属表面合金化。当时，国内对激光还比较陌生，出于兴趣，我主动约见了Steen教授，得知他承担了需控制激光表面熔覆的国家项目，恰好我又具有自动化控制的学术背景，就这样，我转到Steen教授的课题组开始了我的激光之旅。

“顶天立地”做科研

　　访谈记者：您曾经说过，“科研人应该顶天立地。顶天，就是在科学上有重大发现；立地，就是科研成果能转化成实际可用的技术，在某种程度上推动社会发展”。您在2013年被英国皇家工程院授予弗兰克·维特爵士（Sir Frank Whittle）勋章，这是英国工程最高的成就奖之一，且该勋章每年只有一枚，用于表彰在创新制造技术领域中的取得杰出成就，及产生经济和社会价值的人物。其中，获奖评价里写到：“您在制造业的工程创新方面取得了杰出和持续的研究成果，并且这些成果直接造福了英国经济。”请问您如何看待“科学技术、经济产业和社会发展”三者的关系？

　　李琳院士：在1840年以前，中国的GDP曾经是世界领先的。直到第一次工业革命，蒸汽机的发明实现了机械化。第二次工业革命，电的发现使西方的生产工具又有了一次突飞猛进的发展。之后的第三次工业革命，计算机的发明进一步提高了加工的效率。美国在这个过程中实现了科技领先、军事领先和经济领先。这几次工业革命先后实现了生产方式的机械化、电气化、数字化，第4次工业革命正在实现生产方式的智能化，这几次工业革命引发了生产方式的变革和制造工具的发展，对整个社会的进步都起到了决定性作用。我们在近代鸦片战争时期备受欺凌，除了与当时的封建社会有关，还和我们落后的科学技术相关。所以说，科学技术对整个社会发展、国家生产力提高乃至人类文明的进步都起到了重要作用。

　　访谈记者：您在1994年开始组建自己的实验室——曼彻斯特大学激光加工研究中心，2000年该研究中心正式成立，目前已成为英国大学中最大的激光加工研究中心之一，在英国乃至世界均享有很高声誉。2019年美国激光学会肖洛Arthur L. Schawlow奖项评价您“在激光制造工艺方面进行了开创性研究和开发，并且对技术商业化充满创业动力和愿景。”作为创始人，您在整个研究中心的创立过程中，一定面对了很多挑战和难关，关于这段经历，您有哪些理念和经验与大家分享呢？

　　李琳院士：我们做工程技术的主要目的是解决实际工程问题。一方面，我们要做异想天开的事情，提出先进的方法并科学地证明方法的可行性，另一方面，要把这些方法和实际工程结合起来。在曼彻斯特大学激光加工研究中心，我们和60多家公司有合作，很多工程需求都是由这些公司提出来的，这样的科研成果就会更有针对性。科研前期，大学在研发中起主导作用，公司从实际需求出发提出一些科学和技术挑战；中、后期由公司主导做工业验证，这一部分的开发当然也离不开大学的支持，大学起协助作用。这样，整个科研链条更具备完整性。我们很多研究成果转化都是通过校企合作的模式产生的。

生活感悟

　　访谈记者：1977年9月，中国教育部恢复已经停止了10年的高考，当时您刚刚高中毕业、下乡半年，作为恢复高考后的第一届大学生，您重返校园，前往当时的大连工学院，也就是现在的大连理工大学，您能为我们分享这段特别的“青葱岁月”吗？

　　李琳院士：我读书时，经过一段国家动荡期——文革时期。我读完小学一年级便停学两年，之后直接跳级到3年级，由于学习好又跳到4年级。随后跟随父母（医疗工作者）上山下乡支持农村医疗事业，两年后回到城市继续学习，此时国家风气已经稍好一些，但还是在政治运动上花费了很多时间。我中学毕业那年刚好是恢复高考第一年，毕业后先是分配到了乡下。那时候生活艰苦，没有时间复习，直到被派做土地测量工作后才有复习功课的时间。我参加了恢复后的第一届高考，以第一志愿进入了大连工学院（现大连理工大学）电子工程系自动控制专业。

　　访谈记者：1982年，您本科毕业后，曾在沈阳工业学院任教过一段时间。在1983年9月，您考取了大连海运学院（即大连海事大学）的出国研究生，继续深造。在当时的时代背景下，相当于现在的硕博连读，国内读硕士、在国外读博士。您在异国他乡的海外求学经历一定非常特别，您在这期间都遇到了哪些困难，又是如何适应的呢？

　　李琳院士：起初的国外求学还是挺不容易的。英国留学期间，我先是寄宿到一户可提供工作日伙食的英国家庭中。当时英国政府提供全额学费资助，国家提供每月160英镑的生活补助，而每月高达140英镑的房租促使我周末选择去餐厅打工，这样一来可以改善拮据的留学生活，又可以为国内的家人添置些家用电器。后来，我和几位华人学生合租一套公寓。公寓离学校很远，加上英国经常下雨，骑车路上非常不便。除了生活条件的艰苦，国内外文化差异也很大。比如，国人习惯性的大声交谈被误认为是吵架，西方习惯实行分餐制，他们出入时会为后面的人扶门等。在言语理解上也是经过很长一段时间才真正领悟到英国人表达不同意见的方式以鼓励为主，先扬后抑，委婉地道出真实想法，随着经历逐渐丰富我才慢慢适应了海外生活。

　　访谈记者：我们知道，您不仅在自身的科学领域有所建树，还擅长许多乐器演奏，包括竹笛和二胡。您在中学和高中时就是学校乐队的成员；在伦敦攻读博士学位时，参加华人乐团；在曼彻斯特的东方丝竹民乐队也经常演出，还定期和学生举行烧烤等活动……对于如何工作和生活的平衡，你有什么建议给年轻学子吗？

　　李琳院士：科学研究大部分是枯燥的，倘若没有个人爱好，就很容易钻进牛角尖。实际上，艺术和科学是相通的，它们都需要想象力和创造力。我们做科学工作，如果只是“死心眼、一根筋”地做一件事，很容易疲劳。当我们换换脑子开展些文体活动，反而能起到劳逸结合的作用。我想说，投入的时间和产出不一定成正比，核心在于如何利用好、管理好时间。

　　青年寄语

　　访谈记者：2019年英国机械工程师学会唐纳德·朱利叶斯·格罗恩（Donal Julius Groen）奖评价您对机电一体化、制造业工程创新研究和教育均作出了杰出贡献，特别是在激光增材制造领域。我们了解到，您非常注重人才教育与培养，指导毕业博士生已有60多位，他们遍布各个国家和各个领域。您经常鼓励学生要开拓创新，站在科学发展的最前沿。您认为，什么是青年科研工作者最应该具备的素养和品质？您对有志从事科学研究的青年学生有什么建议？

　　李琳院士：年轻人刚开始学习和科研都是很迷茫、没有自信的，老师的作用就是引路，当然，也不能过分依赖老师。实际上，本科和研究生培养的最重要的能力就是独立解决问题的能力。遇到问题要多阅读资料、多去与别人讨论，多问、多学、多思考。另外，不要害怕失败，因为很多重要发现都是源自“失败”。美国3M公司的一名工程师研发的胶水始终不粘，但当时教堂的牧师表示这正是他所需要的——使用这种胶水把纸粘上揭下对纸张不会有影响。于是这种胶水被做成明星产品，每年帮助公司赚取好几十亿美元。所以，失败是成功之母，一个项目的“失败”很有可能促成另一个项目的成功。

　　访谈记者：您经常与学生交流，也培育了许多学生，您对当前广大的研究生职业发展规划有哪些建议？

　　李琳院士：中国每年有不少学生去海外留学，但是事物都具有两面性。出国深造的优点在于能接触到西方的文化和教育体系，尤其是一些创新思维和科研方法，但是国外的花销比较多。其次，现在国内科研条件不比国外差。另外，国外学生的培养技能更“专一化”，只做科研，国内学生除了做科研外，还会学习接待、交流等人际交往能力，他们的能力会更全面综合。总体来说，大家需要综合自身条件以及社会关系来考量和选择适合自己的路。

　　访谈记者：最后，可否为我们广大青年学子送上寄语？

　　李琳院士：未来的世界是属于年轻人的，一代人有一代人的使命，我们的使命主要是为年轻人提供科研舞台。当前我们正处于第四次工业革命——人工智能到来的时代，先进制造工具对社会发展发挥着至关重要的作用。目前，我们很多高端制造工具和仪器都依赖进口，一些关键技术、前沿技术还相对落后。所以，我们新一代的年轻人要把握机遇，在历史的关键时刻，让中国成为让西方乃至全球仰视的大国、强国。

　　人物介绍

　　李琳，英国皇家工程院院士，中国科学院宁波材料技术与工程研究所激光极端制造研究中心主任。国际光子与激光工程学会会士、国际生产工程学会会士、美国激光学会会士和英国工程技术学会会士。曾任美国激光学会（LIA，激光加工领域最权威的国际学术机构）主席、国际光子与激光工程学会（IAPLE）主席和英国工业激光用户协会（AILU）主席等。发表学术论文700余篇，申请激光先进制造专利60余项。

　　李琳院士长期从事高效精密激光制孔、硬脆/复合材料激光加工、多材料增材制造、超分辨率激光加工等领域研究，工程创新成果已在多个行业实现了激光加工替代传统加工；曾荣获英国皇家工程院弗兰克·惠特尔奖（英国皇家工程院学术荣誉）、美国激光学会肖洛奖（全球激光加工行业最高终身成就奖）、英国皇家学会沃尔夫森研究优异奖、英国工业激光学会终生成就奖等多个重要学术及工程奖项。

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李琳院士寄语

　　（访谈特邀记者 桑娜；访谈特邀编辑 卢紫薇）