
近日,总院在《中国建材杂志》发表专题文章《一些有关材料的浪漫》,讲述了第九届建材行业十大女杰、中国建材总院水泥科学与新型建筑材料研究院水泥化学与房建材料研究所所长任雪红与材料结缘的浪漫故事!小料带你一起去了解下吧~
▐ 来源:水泥新材院
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“我是个不善于表达的理科生,尽管水泥是非常传统的无机非金属材料,但我觉得,水泥科学有着它独特的魅力和趣味。”
初识任雪红,只觉得这是位温婉知性的女性,一个多小时的采访下来,觉得她除了温柔,有着更多的是智慧,是韧性,还有一些难以言说的浪漫情怀。

任雪红,中国建筑材料科学研究总院有限公司(简称“中国建材总院”或“总院”)水泥科学与新型建筑材料研究院水泥化学与房建材料研究所所长,全国建材行业重大科技攻关“揭榜挂帅”项目负责人,也是第八届全国建材行业十大女杰人物。
做仰望星空的人
2009年9月,硕士毕业的任雪红来到了中国建材总院深造,攻读材料学博士学位。任雪红用“幸运”这个词形容在总院学习的3年时光,这也是所有总院培养出的人才的共同感想。
在这里,任雪红得以有比高校学生更多的机会接触国家级重大项目。在导师张文生的带领下,2010年,任雪红加入了“973”计划项目“水泥低能耗制备与高效应用的基础研究”之子课题“阿利特介稳化过程对性能的影响及工业示范”的研究工作,系统化地学习并参与了国家级项目的全流程财务执行与研发推进工作,在这个过程中,她扎实的理论功底和认真细心的工作态度得到了团队的认可。
2011年,她协助导师执笔撰写国家自然科学基金面上项目的申报书,这是她博士在读期间印象最为深刻的一段经历,接到任务的她表现得紧张又兴奋。“国家自然基金项目是非常有科学深度和难度的项目,申报书的撰写过程既具挑战也充满了科学思考的乐趣。导师给了一个课题方向,围绕课题方向,我们开始了系统的文献调研和深入的钻研思考。不夸张地说,哪怕是吃饭睡觉的时候,我脑子里也全都是这些东西”任雪红说。
笔者作为外行人看来,并不理解这里的有趣,好在有这位材料女博士的激情分享——
“水泥的研究已经快有两百年的历史了,它是一种足够系统化足够稳定的材料,许多未解决的难题都是硬骨头难题,想在水泥基材料上做创新,我们能想到的想法,其实前人也可能早有涉及。在提出这份立项书研究方案的时候,我们在充分扩散思维的同时也在屡屡碰壁,因为我们会发现很多想法其实国际上已经有了研究。但这并不妨碍它的‘有趣’,”任雪红激动地说道,“越是这样,我们越有一种和前人对话的感动,在有了属于自己的新发现后,就更兴奋了。”
在任雪红看来,随着科学技术水平的进步,水泥这样一个传统的无机非金属材料可以在全新的维度,以更现代的精度、尺度来测量,伴随着技术的进步,很多东西都需要去重新阐释、重新进步,这也为如她一般的水泥科研人员带来了全新的、充满未知性的挑战。
“原子到分子的重新排列,多元矿物的耦合作用,化学性质奇妙的反应……我们通过研究现象去揭露本质,在了解本质的问题后才能从目的上去进行设计调控,这就像武侠功夫一样,万变不离其宗。在有了这样的基础科学之后,去进一步研发更高性能、更新的水泥品种。”任雪红的眼里闪烁着光亮,仿佛是在一片璀璨的星空下进行的讲述。
这段近乎哲学的分享让笔者瞠目结舌,这个“并不善于表达”的理科博士,似乎在日复一日的研究中寻找到了属于她的浪漫。

做脚踏实地的人
2012年,任雪红博士顺利毕业,留院工作。她所就职的部门是总院水泥所旗下的矿物组成研究室、水泥物化室,这座坐落在北京管庄一隅、并不引人注意的研究室始建于1954年,是奠定了新中国水泥理论研究基础的地方。从这里,走出了一批新中国水泥工业理论研究的开拓者,刘公诚、 冯修吉、王燕谋、苏慕珍……他们的一项项科技成果在国内外享有极高的引导力和影响力。1998年,物化室成立国家建材局水泥基材料科学重点实验室,并随着总院改革发展,于2008年成为绿色建材国家重点实验室的核心组成之一,任雪红进入这里,深谙其职责和使命之重。
不难看出,任雪红对自己的工作是发自内心的热爱,并充满激情。2012年至今,她围绕水泥化学、固废利用、硫铝酸盐水泥、新型低碳水泥、水泥智能化与数字化等方向先后主持或参与了20余项科研项目/课题的研究,其中独立主持12项,包括2项国家自然科学基金项目、1项科技助力经济重点专项课题和1项国家重点研发计划子课题。这些数据是对任雪红从业生涯的认可,也是对她所热衷之事的回馈。
2021年,中国建材总院成功揭榜了中国建筑材料联合会重大科技攻关“揭榜挂帅”项目和中国建材集团核心关键技术“揭榜挂帅”项目,由任雪红担任项目负责人,这也成为她近几年的工作重心。“揭榜挂帅”项目主要围绕新型低碳水泥基材料的研发与运用展开,旨在积极推动我国水泥工业的“双碳”进程。
“我们国家是世界上最大的水泥生产国,水泥产量近40年稳居世界第一,占到全球的55%甚至60%以上,所以,我们国家的水泥产业减碳任务刻不容缓。”任雪红介绍,不太了解水泥生产流程的人可能认为,水泥工厂里的温室气体大头是煤燃烧,实际上,水泥原材料碳酸钙在熟料制备发生化学反应阶段释放的碳排放占到了水泥工艺流程碳排放的60%以上,远远高于煤炭燃烧环节,即使未来能源结构改变,亦对水泥工业碳减排作用有限。要从源头上降低水泥碳排放就必须制备出一种新型的、不产生那么多二氧化碳的低碳水泥。
目前,国际上已有很多国家在围绕低碳水泥的课题进行攻关研究,也衍生出了很多不同的方向和矿物构成,而任雪红团队针对传统胶凝材料中高钙胶凝矿物引发的高碳排放的症结难题,创新性研发以硅酸二钙、硫铝酸钙、硫硅酸钙等低钙低能耗胶凝性矿物为主的新型低碳熟料矿物体系。值得一提是,这款新型低碳水泥的成本和传统水泥相差不大,极具推广价值,能在保证经济效益的同时助力水泥业双碳目标的进程。
任雪红介绍道:“低碳水泥的研发周期非常短,传统硅酸盐水泥从发明到工程应用经历了百年的验证和工程试验,而低碳水泥从提出到研发到现在不到10年,而我们的目标是在‘十四五’期间实现产业化,这就需要改变传统的研发手法。”
换言之,就是要用更短的时间去验证该种材料是否能够经得起漫长岁月的洗礼,这就需要借助更先进的智能化、数字化手段加速研发。为此,任雪红团队采用机器学习方法,通过已知的性能关系搭建模型,用模型来预测配方性能,通过不断地尝试对比数据,实现新型低碳熟料配方快速优选制备,较传统试错法效率提升数十倍。研发的新型低碳熟料不但烧成温度较传统硅酸盐水泥熟料降低150℃、碳排放降低25%,性能仍可与硅酸盐水泥熟料保持相当。实际上,那些仰望星空的科学家们提出的奇思妙想,正是从这些看似循环枯燥的数据中所迸发出的灵感。任雪红认为,搞科研,脚踏实地才是基础,随着数字化、智能化水平的不断进步,科学家们的想象力也被插上了翅膀。
“纵向对比世界的低碳水泥技术,我们国家的水泥低碳熟料体系其实是比较领先的,但科研无止境,我们也无法排除未来国际上会有一些突破性的进展,所以我们团队应该更加努力,”任雪红说,“但低碳水泥的发展仍是一个任重道远的过程,前不久我们提交了全国建材行业重大科技攻关‘揭榜挂帅’项目的进展报告,通过团队的梳理总结,我们觉得低碳水泥的前景还是很明朗的。”

做不断学习的人
采访中,笔者问任雪红认为做科研最关键的能力是什么。她坚定地说出了:那当然是要不断地学习。
任雪红绝对是水泥理论研究领域“学霸”级的人物。
从业短短十几年的时间里,这位“80后”女博士的相关成果在本领域国内外顶级期刊《硅酸盐学报》和《Cement and Concrete Research》上发表学术论文30余篇;申请国家发明专利20余件,软件著作权2项,制修订国家标准样品等8项标准。成果作为主题报告内容在本领域历史最为悠久和学术水平最高的第十四届国际水泥化学大会上交流,参与编著的学术专著《阿利特结构与性能研究》获得2018年国家科学技术学术著作出版基金资助,并已由科学出版社出版。此外,近年来,她在国内外重要学术会议上作邀请报告10余次。2016年作为国家自然科学基金委资助的中方青年代表,受邀参加中英“低碳水泥与混凝土技术创新”双边研讨会;2022年受邀在第十届水泥与混凝土国际会议上做低碳熟料方面的邀请报告……
2018年,任雪红作为访问学者前往世界名校麻省大学阿姆赫斯特分校进修。短短一年的游学经历中,她不仅吸收了海外关于水泥基材料的先进理论知识,更是主动抓住机会,在繁重的课业外还参与旁听了机器学习课程,这为她后续参与水泥数字化研究方向的工作奠定了知识基础。
2021年5月,任雪红正式出任水泥化学与房建材料研究所所长,繁忙的工作和充实的生活并没有停滞她学习的脚步。在她看来,她所带领的团队不仅是一个工作的团队,更是一个学习的团队,科技工作者需要时刻保持思考。
近年来,任雪红先后获华北地区第十二届学术交流论文特等奖、第十六届北京青年优秀科技论文奖、中共中国建材集团有限公司委员会“党员先锋岗”、中国建筑材料科学研究总院有限公司“科技新星”、绿色建材国家重点实验室“青年科技创新奖”、水泥新材院“先进个人”和“青年科技骨干”等15项荣誉或称号,这些褒奖是对她善于学习、善于创新的认可。
38岁的任雪红,不仅是水泥行业的学术带头人,也是两个年幼孩子的妈妈,老大9岁,老二2岁,都正是最依赖母亲的年纪。她和许多总院的科研工作者一样,把家安在院里,日复一日地过着两点一线的简单生活,只是为了把更多的精力放到陪伴家人、认真工作上。
“正如探索浩瀚宇宙一样,科研工作总能给我一种亢奋的力量。因为我认为我在做一些有趣、有意义的事情。尤其我们作为国家和行业实验室的一员,始终有一种使命感和责任感,在激励我们前进。”任雪红说。

这就是任雪红,建材行业的十大女杰人物,一位浪漫的科学家。