我出生于旧社会一个知识分子家庭(图1),父亲张杰(国熊)毕业于清华大学,母亲谷菽华肆业于民国大学。我和弟弟妹妹六人在父母亲的抚养下成长,他们给了我们健康的身体、智慧以及爱心和责任,使我们成长为国家有用的人才。记得我6岁时,母亲带我们去外祖父家小住三个月。她经常带我去看一对流浪的小兄弟并给他们一点钱和食物,然而一个多月后这对小兄弟在饥寒交迫中死去,当时我心里很难过,母亲告诉我:“没办法,因为我们国家太贫穷落后,所以你一定要努力读书学好本领,将来国家强大了就不会出现这种现象。”我上小学后父亲买了很多关于民族英雄、文学家、科学家和教育家的书给我读。因此,我从小就有爱心和担当精神。为了减轻父母家务负担,不满8岁的我带着不到5岁的妹妹(张念劬)去报考小学,并且帮助她读书,使她在第一学期考了全班第三名。
图11946年我们和舅舅(谷霁光,前排右1)两家人在原中正大学(江西师范大学前身)合影,后排左1我父亲,左4是我前排左2是我母亲。
新中国成立后,我们在“爱祖国、爱人民、爱科学、爱劳动、爱护公共财物”五爱精神教育下成长。我很尊重师长,团结同学,而且听党的话。初中毕业时国家为了培养更多的小学教师去山区和边远地区教书,号召我们报考师范,我当时带头响应号召,而且为南昌市第一初中响应党的号召起了模范带头作用,由此,当时戴着红领巾的我光荣加入了共青团。然而最后填表时,班主任马叔兰老师告诉我说“基于你品学兼优,组织上决定要你报考高中,以便今后继续深造,报效祖国。”我大吃一惊,但当时只能服从。为此进入南昌第一高中(即现在的南昌五中)学习。从此,马老师的话在我耳边响了几十年。高中毕业后我以优秀的成绩考入武汉大学,并且不断鞭策自己要努力学习,学好本领报效祖国。期间为了更充沛的精力学习,我加强了体育锻炼。高中时候我已成为江西省短跑健将并参加青岛举行的首届全国少年运动会(图2)。进入大学后我便成为体操队和田径队的双队员,体育运动不仅锻炼了我的身体而且也训练了我顽强的意志和毅力,使我在今后的科研生涯中能不畏艰难努力攀登。
图2出席全国第一届少年运动会江西省代表中达到等级运动标准的队员留念,前排右2为张俐娜。
大学毕业前夕,我和比我高两届的师兄杜予民确定了恋爱关系,他在武大任教,但我因为社会关系不能留校,于是被分配到北京铁道科学研究院工作,一转眼我们分居了十年。在铁科院,我主要负责铁路机车车辆用橡胶和塑料部件的研究。我刚工作不久,一辆从广州到苏联载满越南留学生的列车在齐齐哈尔的满归出了“放羊”事故,即刹车不灵。当时铁科院派我前去参加铁道部主持的现场考查会,并负责控制刹车的制动缸用皮碗的研究。我抓紧时间阅读了大量文献并做了很多实验及收集了大量数据。我们的专列车停在-45℃的现场进行调查和开会,我提出了刹车失灵是因为皮碗由合成橡胶制,它的玻璃转化温度较高,因此低温下失去弹性变硬而失控。为此做出要求工厂在保证皮碗其他技术指标的同时要提高耐寒性和弹性,并且制定了量化标准。当时工厂的三位工程师(40-50岁)立即反对,并联合起来攻击我。会后,我一个人躲在车厢背后伤心的哭了,这时齐齐哈尔铁路局一位年轻的杨工程师走过来问我为什么哭,而且他说“如果哭能解决问题你就在这里哭三天三夜吧!”我回答说:“你是全路青年标兵,你日子当然好过,不像我要面对这么大的压力和阻力怎么去完成任务?”他马上讲:“你根本不知道我当上‘标兵’背后的汗水和艰辛以及付出多大!”于是我擦干眼泪,勇敢地站起来告诉铁道部的领导我决定深入基层与工厂和现场的工人和工程技术人员一起做实验,通过现场考验的结果来生产好产品。此后我奔波在三个橡胶厂以及齐齐哈尔和广州两个车辆局之间。当时二十四岁的我住过充满虱子和跳蚤的小旅店,坐过运送牲口的守车。不论严寒的冬天或炎热的夏天,我都与工人一起在火车底下观察皮碗试验结果。大约三年后我们的皮碗通过了现场运行考验,我被北京车辆厂国际列车组称赞为受欢迎的知识分子。随后,铁道部又交给我车辆用橡胶配件、制动阀配件以及援外项目—风管软管垫等任务,我都顺利完成。当时由于我一天到晚做实验没时间介入文化大革命中,因此我也没有受到任何冲击和批判,比起我们大家族的其他成员幸运多了。只是有一次,铁道部援外办公室通知我乘飞机去海南考查,而铁科院革委会主任说我社会关系复杂不批。然而上级部领导立即命令他们必须照办,我才顺利完成任务。此外,我在铁科院10年间还抚育了二个孩子,女儿杜文征和儿子杜飞宇,每当我出差外地时,这两孩子就只能放在幼儿园全托,这姐弟两的感情从小就很好一直到现在他们都工作和生活在美国圣路易斯同一城市,两个家庭经常相互帮助和关心。而且他们特别理解父母的艰辛,因此非常孝敬我们,每当我们有什么事或者生病他们不顾我反对,立即从美国飞回来帮助和精心照顾我们,周围同事以及医院的医生和护士都很感动。我想,这也就是“爱和责任”的传承吧!
1973年,我们历尽千辛万苦后终于在武汉大学第一把手纪辉书记的亲自批准下我调入武汉大学化学系高分子教研室任教,开始了又一个新的征程。这年我已经33岁,为了适应高校的教学和科研,我捧着字典阅读英文资料,自学计算机以及高分子化学和物理的基础知识和技能。幸好我在铁科院英语短训班(一周4小时)学了一年英语,算是英语扫盲。三年后,我总算成了一名合格的大学教师。然而,由于我的耿直,当时提职加薪中出现的不公平事件总是发生在我身上,同时伴随着指责、冤枉,甚至诽谤。我没有因此气馁,“坎坷”让我更坚强和更加努力向前走。文革结束后大批公派教师纷纷出国,却轮不到我。我十分渴望去国外深造,学习别人先进的科学技术以便更好的从事科研。不久我丈夫公派去日本东京大学做访问学者。一年后他带我去日本东京大学、大阪大学和京都大学做短期访问(图3)。同时我国著名高分子科学家钱人元先生因为十分欣赏我利用自制膜渗透计准确测定高分子溶液性质的成果而同我合作,并发表在国外期刊。因此他推荐我获日本振兴协会奖学金(JSPS)。于是我在日本大阪大学藤田博教授实验室作为访问学者进行高分子溶液理论研究一年多,并在“Macromolecules”和“Biopolymers”发表了两篇高水平文章。当我踏进日本,看到他们那么繁荣昌盛,我就下定决心一定要拼命学习和工作,让我国科技水平迅速提高,国家也能繁荣昌盛。因此每天我都在实验室工作12小时以上,而且利用晚上的时间对着电视学习日语,几乎没有一点自由空间。虽然很辛苦,但我感觉到很有收获和成就感,并且我也得到日本教授们的好评。离开日本前夕,他们劝我留在日本继续工作或介绍我去美国深造,我婉言拒绝了。我按时回国后不久又被大阪大学邀请作为嘉宾出席他们高分子系成立30周年纪念大会,并作讲演。我深深感觉到祖国在一天一天强大,我能为自己国家争得荣誉是一件无比幸福的事。
图3张俐娜和杜予民日本东京大学访问和做客座研究员。
从日本回国后我才真正懂得什么是“科研”,应当怎样从事有价值的科研工作。同时我也了解到了发达国家都很关注可再生资源的研究、利用和开发,因为煤和石油总有一天枯竭,而且不可生物降解的塑料废弃物造成污染日益严重。我国是农业大国,应当利用可持续的生物质为原料生产环境友好材料。于是我和丈夫回国后各自成立了“天然高分子”和“生物质化学”的科研组,开始了新领域的研究。这一年我已经46岁。我当时除了得到几万元的国家自然科学基金外,几乎一无所有。我不得不在十分艰苦的条件下开始了纤维素和多糖的基础研究。当我60岁时,我获得了国家自然科学基金重点项目“基于天然聚多糖的环境友好材料”,于是我全身投入纤维素这种最顽固的高分子的溶解以及新材料构建的研究。终于我们获得了原始创新成果:使用简单而且廉价的氢氧化钠、尿素和水作为溶剂在-12℃下搅拌几分钟就溶解了纤维素,而且通过物理再生的“绿色”方法制备出丝、薄膜、水凝胶、气凝胶等新材料,并证明它们使用时性能良好,而废弃后埋在土壤或海水中微生物作用下可以完成生物降解变成水和CO2,属于环境友好材料。国际上评价该成果是“纤维素加工技术的里程碑”,由此美国化学会授予我“安塞姆·佩恩”奖,成为半个世纪以来获该奖的第一位中国人。同时,我们还获“国家自然科学二等奖”等多项奖励。
由于我日以继夜地工作在教学、科研的一线,并做出优秀的成绩,因此被群众公认为“爱国、爱校、爱岗”的典范,而且当上全国劳模(2000年)。同时,我也被民盟推荐为第九届全国政协委员。我担任全国政协委员期间积极献言献策(图4)。我提出的关于加强生物质天然高分子研究与开发已被基金委列为工程材料学科的支持方向,为我国可再生资源研究扩展了一扇门。同时,我花了很多时间调查社情民意,并且针对农民工待遇和医疗、贫困地区留守儿童教育、人口老龄化、科研经费使用规范化、中小学生素质教育、环境污染等问题提出了大量提案,而且都被有关部门采纳。
图4张俐娜出席全国政协会议(2007年)
2011年我增选为中国科学院院士,我的工作和实验条件明显得到改善。我也深深感到我身上的担子和责任更重,我要求自己必须为国家战略需求和经济发展做出实质性的贡献。面对我国“绿色”发展的战略需求以及国家对新材料(生物医用和新能源储存)的重大需求,我决心将我们原始创新的成果深入研究,并逐步转化成商品进入市场。据报道,我国海洋和长江的塑料垃圾污染均位于世界之首,因此解决非降解塑料废弃物的污染也成为我义不容辞的责任。我把精力投入到利用生物质资源(纤维素、甲壳素、蛋白质等)通过“绿色”技术制造环境友好的新材料上。我们利用碱/尿素水溶液低温溶解最难溶解的甲壳素和纤维素,提出了新的溶解理论并证明它具有普适性;同时利用它们制造出一系列新型纤维素和甲壳素的丝、膜、塑料、水凝胶、微球、泡沫塑料等;证明他们具有优良性能和生物降解性,并在纺织、包装、生物医用、储能、分离吸附材料等领域有潜在应用前景。我们的新成果不断引起国际同行关注和高度认可。由此我应邀成为美国化学会重要刊物《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》(可持续化学与化工)的首位中国大陆副主编;英国皇家化学会刊物“Chemistry World”(绿色化学)报道我为“中国‘绿色’化学先驱”。此外,我在多次国际纤维素大会和其它国际会议上做大会主题报告(图5)。目前,四川宜宾丝丽雅集团和四川大学正在与我们合作进行纤维素产业化试验,主要利用我们原始创新的成果——碱/尿素水体系低温溶解纤维素的“绿色”技术纺丝和制膜,由此取代污染严重的传统黏胶法生产黏胶丝和玻璃纸,目前已取得很大进展。该项目成功后可解决我国黏胶法严重污染的问题。
图5张俐娜在日本东京纤维素国际大会作学术报告(2012年)
为了推进全球绿色发展,我在美、英、徳、日、芬兰等国的国际会议及大学作过几十次学术报告,而且在国内学术会议及大学和中学做了近百次“绿色”化学科普报告(图6)、励志报告和天然高分子基环境友好材料的学术报告,以及在湖北和广东省委党校作了多次“科学思维与决策”的报告,并且深受欢迎。
长期以来,我和团队的成员的确走了一条十分艰苦的“可再生资源研究与开发”之路,但我从不后悔,因为通过不懈地努力我已经看到了这条“绿色”化学与工程之路将带来“人与自然和谐”的新希望,并将推进我国“绿色”发展的进程。更重要的是我们已得到国际同行的高度认可和肯定,我们团队也成为国际上生物质大分子新材料的著名群体。今天,我尽管年纪大了,但仍然充满朝气地活跃在科研一线,并且很有成就感。我决心在“爱和责任”陪伴下一定要为我国“绿色”发展义无反顾向前走。现在我的梦想就是创造出中国品牌的各类新材料和产品,同时为推进我国的原创性成果和“绿色”发展做出更大贡献。
图6张俐娜在美国马里兰大学做学术报告(2018年)。