中国科学院上海硅酸盐研究所2016年中日青少年科技交流项目报告
时间：2016-04-152016年中日青少年科技交流
项目报告
中方：中国科学院上海硅酸盐研究所（申请者：郑学斌研究员）
日方：静冈大学（申请者与接待者：Yasuhisa Oya教授）
带队老师：牛亚然副研究员
参与学生：
潘厚华（2012级直博生）胡丹丹（2012级硕博生）
顾一锋（2012级硕博生）陆颖（2014级博士生）
陆翔（2013级硕博生）钟鑫（2013级硕博生）
李崇（2014级直博生）刘涛（2015级博士生）
翟翠红（2014级硕士生）赵韦韦（2014级硕士生）
一、 概述
从3月5日至3月14日，中国科学院上海硅酸盐研究所十一名师生出访日本，参加由日本科学技术振兴机构（JST）全额出资的2016年日本·亚洲青少年科技交流项目（“樱花科技计划”Sakura Science Program）。
为期十天的行程安排紧凑、内容丰富，具体内容如下：
3月5日，到达东京羽田机场，Oya教授接机
3月6日，参观日本未来科技馆，Oya教授陪同
3月7日，上午：拜见静冈大学校长与理学院院长
下午：Oya教授作题为“X-ray photoelectron spectroscopy”报告，参观实验室
晚上：欢迎晚宴
3月8日，上午：Hatano教授作题为“Measurement of Tritium in solids and its applications”的报告
下午：Mieno教授作题为“SEM & FTIR”的报告，SEM,FT-IR实验
3月9日，上午：参观静冈大学滨松校区
下午：参观春华堂食品公司
3月10日，上午：Chikada副教授作题为“Hydrogen isotope permeation through ceramic coatings”的报告
下午：参观ULVAC真空设备制造公司
3月11日，上午：Okuno教授作题目为“Fundamental studies on chemical behavior of energetic tritium inbreeding blanket materials”的报告
下午：学生动手实验
3月12日，参观滨冈核电站，Oya教授陪同
3月13日，自由活动
3月14日，返回上海
二、 主要活动内容
1、参观日本未来科技博物馆
未来科技馆Miraikan是我们参观的首站，该馆是日本最好的科学类博物馆。时尚新颖的建筑为每一位游客留下了深刻的印象，磅礴的气势更凸显科技的伟大。在这里展示了日本各种各样的科学技术，包括医疗、航空、宇宙、机器人及未来城市等。进入馆内，最先进入的是机器人展区，该展区摆放有各式各样的小型机器人，在旁边志愿者的帮助下机器人进行着精彩的表演，其中一只机器狗自动识别骨头的演示令人叫奇。紧接着不可思议的量子世界映入眼帘，我们通过一个摄像头纷纷留下了自己的头像，体验量子科学为我们带来的新奇世界。该馆中最引人瞩目的是未来馆6楼高空悬挂着一个彩色的大地球，它叫做“Geo-Cosmos”，是馆内的标志性展品。它是根据日本著名宇航员、科学家、现任未来馆馆长毛利卫先生的愿望“与更多的人共同分享从宇宙看到的美丽地球”设计制作而成的。“Geo-Cosmos”是一个直径为6.5米、表面镶嵌着约100万个LED的球体显示器，根据卫星数据等可模拟地球、月球、各类行星等的形态，还可显示全球海面温度、全球转暖模拟实验等等，让人大开眼界。参观的常设展区由“地球环境与前沿科学”、“技术革新与未来”、“信息科技与社会”以及“生命科学与人类”四大部分构成。除展示区外，未来馆里还设有两个高科技影院，其一是可以欣赏全方位影像和天象的球幕影院，另一个是可以模拟体验假想空间的VR影院。在Oya教授的精心安排下，我们进入球幕影院，了解宇宙起源，感受星球的变化。参观的最后我们看了机器人Asimo的表演，Asimo行动灵活是一个全能机器人，它的精彩表演赢得了阵阵掌声，让我们每位成员感叹日本机器人科技的发达与前卫。
日本科学未来馆展现了尖端的科技，不仅给我们视觉冲击更让人思考如何通过尖端的科学技术来改善和丰富我们的未来生活，希望通过科技让我们的城市更加美好。
2、拜见静冈大学有关领导
我们作为来自中国的师生在静冈大学收到了隆重的接待。第一位接见我们的是静冈大学校长YukihiroItoh先生。与校长先生交谈了樱花计划项目与中国科学院上海硅酸盐研究所的情况，以及静冈大学的现状与发展。迎接我们的第二位领导是理学院院长Kenji Kato教授，牛亚然副研究员跟Oya教授共同回忆了双边合作的十个年头，双方都表达了希望能够加深合作、共同研究的愿景，愿上海硅酸盐研究所与静冈大学的感情能在年轻一代的学者中继续延续。最后一位接见我们的是国际交流中心的领导与老师，中心老师特意安排中国留学生与我们座谈，让我们更加深入的了解静冈大学。交流中心的老师为我们提供了许多国际交流的信息与方式，并热情诚挚地邀请团队成员有机会能够来静冈大学学习生活。
3、校园参观
3.1静冈校区
3月7号，我们来到了静冈大学的静冈校区，刚下公交车，映入我们眼帘的是长长的楼梯，静冈大学的校园建在了半山腰上。在上山道路的两边摆放着手绘的社团广告，在校园之中随处可以看到钟表，春意盎然的校园中花儿已经盛开，此时的校园异常的美丽。
3月7号下午，我们参观了Oya教授课题组的实验室。首先Oya教授给我们讲解了关于XPS的相关知识，在这个基础上我们参观了他们的实验室，包含有放射性同位元素检测室，以及化学分析室等。在这个过程中，Oya老师的学生给我们详细解释了它的使用方法以及使用原理，随后我们来到了XPS测试室，并且用我们带过去的样品为我们展示了XPS的整个测试的过程以及分析的过程。另外值得我们学习的一点是他们实验室的大部分的仪器是他们自己设计和组装的，学生的动手能力很强。
3月8号的下午，我们参观了SEM仪器以及FTIR仪器，Mieno老师首先给我们讲解了SEM的相关的基础知识，随后他和他的学生教我们如何制作SEM测试用的样品，如何把它放在样品台观察，我们在这个过程中学到了很多相关方面的知识。在这个过程中我们了解到他们所使用的电镜为日本株式会社生产，他们的每一个学生都要自己制样，自己独立来进行测试。在SEM测试中我们做了自己的样品，老师很耐心的给予我们指导。在接下来的FTIR测试中我们了解到他们制样更为方便，他们不用压制样品，只需用有机溶剂把粉体溶解放在标准样板上即可用来测试，使得检测更为简便。
在此次樱花计划中，Oya教授还教我们测量放射性元素的放射量的大小，以及测量不同物品他的元素组成，在此实验中我们测量了Al，Fe，Cu，Pb的相关的数据，并基于此测量了10，100，500日元硬币的组成元素。另外，Chikada副教授给我们展示了通过SM方法放射的测量，得到了不同的放射源距离与放射量之间的关系。
3.2滨松校区
3月9日的早上，我们乘坐大巴，途径太平洋静冈海岸（骏河湾）前往了静冈大学的滨松校区参观学习。静冈大学滨松校区以理工科为主。首先，我们参观了等离子体实验室，了解了等离子体的形成原理。通过实验室学生的介绍，我们了解到，实验室里所有的设备几乎都是有学生自己搭建或者设计的，比如普通式等离子体发生器、回旋波动式等离子体发生器、高温等离子体发生器等等。该校老师没有将学生的能力局限在材料的制备与表征上，而是让学生从一开始的基础设备开始学习，并根据自己课题的需求，设计搭建自己需要的仪器。
参观完等离子体实验室后，我们还参观了滨松校区的分析测试中心。先进齐全的设备再一次让我们惊叹。园区有多部XPS、SEM、TEM、STEM、XRD等仪器，且每一台仪器都有专门的学生使用、管理以及负责。他们培养学生最为擅长的方向，要求他们在自己所研究的领域做到最精最好。每一台仪器的原理都是由负责的学生为我们介绍的，并耐心地回答了我们所提出的问题。同时，分析测试仪器不会只有一台最为先进的，同时也会有快速测试的方便迷你型仪器，针对不同的测试要求灵活选择。测试表征是科研是科研人的眼睛，我们发现与探索都是基于此，所以优秀的测试表征手段是科研的必备选择。
4.学者讲座
3月7号下午，Oya教授给我们讲述了有关XPS的相关知识，他的授课风格生动风趣。之前对XPS接触甚少，经过Oya教授讲述，团队成员收获颇丰。XPS在实验时样品表面受辐射损伤小、能够观测化学位移、可作定量分析，是一种高灵敏超微量表面分析技术。它的原理主要是用X射线去辐射样品，使原子或分子的内层电子或价电子受激发射出来。被光子激发出来的电子称为光电子。可以测量光电子的能量，以光电子的动能/束缚能 ( binding energy) 为横坐标，相对强度为纵坐标可做出光电子能谱图，从而获得试样有关信息。结合对教授实验室XPS仪器的参观，我们进一步了解了XPS的构造、样品的安放方法以及一般的测试步骤。
3月8日上午，富山大学水素同位体科学研究中心的Hatano教授给大家做了题为“Measurement of Tritium in Solids and Its Applications”的讲座。富山大学的水素同位体科学研究中心在相关领域实力非常强大。我们能聆听 Hatano教授的讲座，倍感荣幸。他讲述了氚的检测方法，并且以不同材料为例，阐述了氚在材料中的分布及相关应用。由于对这些知识了解不多，大家抓住机会，积极请教Hatano教授一些相关问题。Hatano教授耐心地一一解答，使我们受益匪浅。
3月8日下午，Mieno教授给大家讲授了SEM和FTIR的相关知识，并且进行了操作实验。SEM是表征材料微观形貌的常用手段之一。经Mieno教授讲解之后，我们对SEM的成像原理、试样制备和仪器操作有了新的认识。有的同学携带了自己制备的样品，进行了相关的测试。Mieno教授陪着我们对各个样品进行了多次测试，直到得到满意的结果为止。最后我们每人提交一份报告，描述个人收获。一个下午的实验不知不觉结束了，但大家对实验的热情丝毫未减，到下课时还依旧跟Mieno教授讨论实验结果。Mieno教授平和的待人态度和严谨的治学态度值得我们学习。
3月10日上午，Chikada副教授给我们做了“Hydrogen isotope permeation through ceramic coatings”报告，跟我们一起听课的还有静冈大学实验室的学生，并且在课堂上让大家完成一个小的测试。Chikada副教授虽然年轻，但是讲课细致认真，耐心地讲述每一个知识点。在测试阶段，我们耗了很大心思才把曲线完成，但是日本的学生完成的特别快，并且曲线画的特别标准，这令我们汗颜。究其因，一是“隔行如隔山”，我们的确不如他们专业；二是我们的严谨态度不够，没有像他们那样认真地去做，这是值得我们反思的地方。
3月11日上午，Emeritus Okuno教授给我们做了精彩的报告。他的报告分为三块内容：Fundamental studies on chemical behavior of energetic tritium inbreeding blanket materials、Dynamics of tritium recoveryfor neutron irradiated ternary lithium ceramics和Formationof lithium-tritide by hot atom reactions of tritium produced in Li17Pb83。Emeritus Okuno教授细致地讲述了每一个知识点，从现象到原理再到拓展，环环相扣，使我们大开眼界。老先生严谨的治学态度、勤勉的工作作风和丰富的科研经验是我们受益匪浅。
5.实验
访问成员带来了等离子体喷涂涂层、块体陶瓷等多种样品，在理学院Mieno教授、Oya教授的指导下完成了SEM、FT-IR、XPS等测试表征，并帮助学生进行了分析。在此过程中教授们严谨的科研态度给我们留下了深刻的映像。
6.企业参观
6.1春华堂公司参观
春华堂是静冈县的一家糕点食品公司，位于静冈市的郊区，周围绿化很好，苍松翠柏、小河流水、又恰巧当天下着朦胧的小雨，所以途中又有一种云雾缭绕的感觉，仿佛只能梦里才能见到的场景在这里都可以一一寻见。需要说明的是日本的本土企业都会为游客创造尽可能良好的接待环境，陪同参观的 Oya教授告诉我们日本本土企业具有很强烈的社会责任感，这种社会责任感驱使他们渴望被了解，渴望向游客普及更多的相关知识，渴望为社会做出更大的贡献。下车后我们率先走进春华堂的展厅，展厅位于一楼，向左转可以通到2楼观摩厅，直接参观糕点的整个生产过程；向右转则是产品销售厅，摆满了不同包装礼盒的糕点。我们从展厅直接走上了二楼的观摩厅，在这里我们可以俯瞰春华堂糕点的整个生产流程。一眼望去，最让我们诧异的是在这样一个本应属于劳动密集型产业的食品公司，居然没有见到几个生产人员，看到最多的是高度机械化的流水线在不停的运作。我们不得不感叹日本机械化的水平，不得不认同日本技术在某些方面确实领先于我国，也不得不去反思日本之所以这么发达其最根本的原因是什么。
6.2 ULVAC公司参观
3月10日，我们一行访问了在科技含量方面最具有代表性的ULVAC真空设备制造公司研发部。ULVAC公司是于1952年8月23日由日本生命保险公司、松下电器产业股份有限公司等6家共同投资成立，这6家公司来自不同的领域，但都是各自领域的佼佼者，他们通过强强联手最大程度上的整合各类优质资源，这就使得所有资源的利用达到最优化，因此形成的合力也会最大化。最后让我们感到印象深刻的是在ULVAC公司参观遇到的两件事情，其一是我们所去的研发部主要从事半导体机器制造方面的开发，而据他们介绍在研发过程中他们遇到的大部分难题都是靠自己的智慧来解决，这让我们感觉到科技公司的创造力真的是不可估量，而这是能够从事高新技术产业发展的必要前提之一；另外一件事情是我们有幸参观了他们的电镜室，在这里他们可以观察到原子级别的尺寸，2nm的长度在显示屏上经过放大会成为10mm左右的尺寸，这实在是令我们感到震撼。我们随行人员中有做电镜方面工作的，据她介绍，像这种电镜国内应该是没有的，而且目前为止国内也没有一家公司可以生产像这样的电镜，让我们不由感叹。
6.3 滨冈核电站参观
3月12日，我们按原定计划，和静冈大学的Oya老师一起前往日本滨冈核电站。滨冈核电站是日本最大的核电站之一，位于静冈县御前崎市的海边，依山傍海。结束了连绵的阴雨天，青山绿水、碧海蓝天在阳光下显得生动起来，也让我们看到了日本对环境的保护。下了高速，翻过核电站背面的山区后，就看到了一列巨大的风力发电机组。它们与滨冈核电站一样，同属于中部电力公司（日本第三大能源公司）。转过绿树成荫的路口，我们进入了核电站的开放区域。核电站的工作人员首先把我们带到了他们的展览馆—原子力馆。
这是一个免费对公众开放的展馆，可以看到很多日本人也在参观。核电站投入巨资建立平台，向公众普及核能的知识，介绍自身企业的发展状况，一方面是承担了社会责任，一方面也是从经济利益考量。滨冈核电站拥有五个核反应堆机组，2011年由于大地震导致的福岛核电站泄漏，日本境内的核电站大多处于停止检修状态。因此，滨冈核电站的５个机组一个都没有启用。１号和２号机组已于2009年1月停运，进入废堆程序，目前正在拆卸。3号和4号机组处于停堆检修中，5号堆为最新的第三代沸水堆，也未运行。核电站的停运，对于私营的中部电力来说，会承担巨大的损失。因此，他们也希望在福岛核事件五周年之后，能重新启动核电站，而这需要民意的支持。原子力馆无疑是一个有效的宣传平台，其每年需要接待20万的游客，并向公众宣传核能的经济性和安全性。
在原子力馆的接待室观看了核电站的宣传短片之后，我们登上了原子力馆的最高层的观景台，俯瞰整个核电站。随后，我们来到原子力馆的一楼展览区。一楼主要展出了核反应堆的模型，并且着重介绍了核电站在福岛核事件后新采用的防护措施，主要为防护海堤、排气管加固以及海水冷却系统。参观完一楼展区，我们回到接待室，简单吃完午餐后，便开始进入管理区参观四号和五号核反应堆。由于管制，不能拍摄照片，殊为遗憾。我们首先去的是五号堆，其作为最新的第三代沸水堆，可以在水中完成核燃料的加入和提取工作。同时，日方也向我们展示了五号发电机组的燃气轮机，日方告诉我们，五号机组并不全是日本的技术，还有美国和德国的技术。之后，我们前往四号机组。四号机组是核电站希望能尽快重新启动的反应堆，因此也聚集了大部分的人手在抓紧完成检修和改进的任务。我们在接受安检后，换上核电站提供的专用工作服，进入核设施的内部。日方重点向我们展示了事故时的海水冷却系统和污染水蒸气的处理系统。
在两个反应堆的参观中，三个小时一晃而过。我们回到接待室，Oya老师向每位同学颁发了樱花计划的证书，并且合影留念。至此，核电站的参观结束，给整个樱花计划访问画上了圆满的句号。
7.文化感受
在日的短短十来天里，我们深切感受到了日本对本土文化和人文素养的重视，很多方面值得我们思考。
日本的文化代表是多样性的，并且国家给予了他们足够的重视和宣传。和服是日本的标志之一，不论是去浅草寺参观的途中看到的店门上的装饰，还是小商品店里各种绘有精美和服图饰的陶瓷小摆件，还是宾馆房间里提供的和服睡衣，都显示了日本对和服的重视程度。漫画和动漫也是日本的标志之一，秋叶原大型购物商场里琳琅满目的动漫周边和台场巨型的高达模型，都深深地吸引着来这里参观旅游的旅客。日本对代表性文化输出的重视程度值得学习。
日本人与人之间的交往十分和气与谦让，互相尊敬。不管是商场里的服务员，还是路边的行人，都乐于与我们眼神交流，彬彬有礼，恭让谦逊，并且经常把谢字挂在嘴边，让人心情舒畅。静冈大学里面的老师和同学，对待我们也十分谦逊礼貌，让我们感受到温暖。日本的普通群众都习惯助人为乐，不怕麻烦。每当去问路时，人们都耐心解答，虽然经常语言不通，但是他们都不厌其烦，或不停打电话询问，或经常拿出小纸条来画出路线图或者写下关键信息，甚至有的还亲自带我们前往目的地，这些都让我们感动不已，日本人民的热情和善意给我们留下了深刻的印象。日本人的做事态度十分严谨，自律性、集体性极强。过马路时行人绝不乱闯红灯，而行人穿行马路时车辆会对行人坚决礼让，这些都让我们有点不习惯。日本的地铁进站口没有设立闸机，全靠人们的自觉。日本人也很讲究集体共进退，在食堂吃饭时必须一起开始一起结束，让人感受到作为一个集体的凝聚力。
日本很讲究细节的处理和人性化的关怀。在学校里的高处随处挂着时钟，让学生一抬头就能看见时间，宾馆里提供的冰箱、烘干机等物品也体现着对住客的体贴和关心。食堂小票上印着这顿饭所含的能量，从细处讲究科学，公交车站的时刻表也写的十分清晰和详细，让我们这些外国人也能很轻松地坐上公汽出行。日本人民很讲究自强自立。实验室里的很多仪器都是自己组装或者设计，不盲目追求同质化，也锻炼了自己的动手和创新能力，增强了对仪器设备的了解程度。实验室里采购的检测设备也都是本国生产的仪器，既有不盲目追求欧美强国的态度，也有着对自己国家制造业的强大信心，这种信心又会反过来促进本国的生产力进步，相辅相成。日本学生的自立能力也很强，各种实验检测设备的操作都靠自己亲自动手，在生活上读大学时已经不需要靠家里供养，周末在外兼职所得便能养活自己，值得敬佩。这些，我们都需要向日本学习。我们在感慨日本国家的发达之时，更应该正视自己，不仅仅是提高经济实力，更应该努力提高自身的基本素质和人文素养。
三、 总结
白驹过隙，为期十天的访日之旅暂告一段落，在日本的种种美好都将化为一段缠绵的记忆与每位成员终生相伴。十天中，我们收获了日本学者授予我们的知识，我们收获了与日本同学的深厚友情，我们更收获了在日之中的真切体验与感受，这些都将成为我们的终身财富，从中汲取给养，激励自己成长。
最后，感谢科学技术振兴机构（JST）为亚洲的青少年提供这样优异平台，让我们可以去日本领略先进科学风采；感谢静冈大学的各位领导与Oya教授的辛苦付出，让我们在日本有了丰富的见闻，得以在访日之旅中收获与成长。
附成员感受摘录：
带队老师牛亚然副研究员
听取了静冈大学、富山大学多位教授的有关核材料与和技术表征的研究报告；参观了东京未来科技馆、静冈春华堂食品公司、ULVAC真空设备制造公司、滨冈核电站等；并参与了一系列的实验。通过参加了形式多样的各类活动，让师生得以全方位了解日本相关学科的科研动态。
2012级直博生潘厚华
日本人的自律性和责任感很强，过马路时行人绝不乱闯红灯，而行人过马路时车辆对行人会坚决礼让，让我们都有点不习惯。这些，我们都需要向日本学习。我们在感慨日本国家的发达之时，更应该正视自己，更应该努力提高自身的科学素质和人文素质。虽然，不论我们之于静冈，还是静冈之于我们，都只是匆匆过客，却都为彼此留下了最美好的回忆。
2012级硕博生顾一锋
静冈大学的实验设备条件与我们硅所的条件基本相当，唯一的不同就在于他们的设备基本上都是国产（对于我们而言，日本设备都是进口）。国产的仪器优势在于，他们学生可以很方便的和仪器公司合作，针对自己的研究，对设备和仪器进行改进和创新，这对于学生的动手能力和理论理解有深刻的意义。
2012级硕博生胡丹丹
值得一提的是，静冈大学的工科研究生的读书期间，表现出的动手能力是超强的。无论是实验室仪器维修还是仪器的组装，大部分学生自己就可以完成，对于更高年级的学生而言，自己设计仪器、购买配件、组装以及调试等俨然成了一项标配技能。
2012级博士生陆颖
日本有很多地方都是值得我们学习的，生活方面比如垃圾带回家与分类、交通通畅与安全、店员服务态度亲切，科技方面主要是在培养科研接班人的侧重点上以及对待科研的认真严谨的态度等等。
2013级硕博生陆翔
对个人来讲，此次日本之行，扩大了我的视野，增长了见识，通过亲身体验，解决了心中长久以来的疑问。我最大的收获就是切身体会到了日本人不论做什么事情都是非常用心的，这才让日本快速崛起的根源。另外，日本人生活方面的简朴和超强的时间观念也都给我留下了深刻的印象。
2013级硕博生钟鑫
第一次到这个一衣带水的邻国，所见所闻令我眼界大开。以前尽是耳闻日本国民素质如何之高、环境如何优美、科技如何发达，此一见果然非凡。
2014级直博生李崇
第一次来到异国他乡，深切的被这里的一草一木、一山一水所吸引，干净的空气，明媚的阳光，让自己在异域体验不同的风情。日本人的专业精神和敬业态度让我们不由发出赞叹。
2015级博士生刘涛
在为期10天的参观过程中，我们发现日本的制造业实在是太尖端了，无论是食品工厂还是半导体制造业，到处都充斥着高科技、高机械化的气息，而在与日本学生学习交流的过程中，我们也会感受到日本国民的那种来自内心的幸福感和自信心。
2014级硕士生翟翠红
这一趟日本之行，不仅收获了学术上的知识，也感受到了中日文化和社会的不同，值得我们借鉴和学习。之前总能听到别人口中称赞日本，现在自己也不得不称赞日本，热情，认真，专注，敬业，礼貌，以及静冈大学的学术氛围，日本民众的基本素质，人性化的小设计，一路上遇到的种种都给我留下了美好的印象。
2014级硕士生赵韦韦
日本人的严谨，创造力以及动手能力值得我们学习。这次的樱花计划之行，收获颇丰，这一趟的旅程值得我们回味和思考。
