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青托工程
青年人才成長故事 ——小“青托”筑夢復材界,拓視野書寫大國材
來源: 中國復合材料學會 時間: 2018-05-11 瀏覽: 7379

一、北京航空航天大學許駿教授成長故事

“青年一代有理想、有擔當,國家就有前途,民族就有希望”。許駿教授分別于2011年與2014年獲清華大學工學博士、美國哥倫比亞大學哲學博士(專業:工程力學)。現任北京航空航天大學交通學院教授、先進運載科學研究中心主任。入選第十二批國家“千人計劃”青年項目、中國科協第一屆青年人才托舉工程項目入選者、北航“卓越百人”教授。已發表國際期刊、會議論文60余篇,其中第一作者/通訊作者SCI收錄期刊36篇,被引515次,H-index為13。現任中國復合材料學會理事、美國機械工程師學會(ASME)斷裂與失效專業委員會、多功能材料委員會委員、中國汽車工程學會安全技術分會委員。曾獲2016全國爆炸力學優秀青年獎、2014年APEC科學獎提名(代表中國)、2013年ASME會議旅行獎以及2011年國家科技進步二等獎。

許駿教授從研究生開始從事夾層結構材料在沖擊下的動態行為,主要以汽車上的行人保護為主。另一方面,由于新能源汽車的迅速發展,汽車輕量化成為迫切需求。復合材料在汽車上的應用面臨著成本高、生產節拍慢、可回收性差(熱固性)等瓶頸問題,限制了復合材料在汽車上的大規模應用。對于許駿教授來說,如何從理論、設計、機理及工藝上解決這些問題,將是非常有意義的事情,同時能夠為推動復合材料在汽車上的應用貢獻一點力量。最近許駿教授團隊參與了國家自然基金—汽車產業聯合基金、北京市科委重點攻關項目以及航天院所項目,均是圍繞復合材料在汽車結構件上的應用展開,恰恰涵蓋了汽車輕量化與碰撞安全兩大核心問題。

做科研沒有捷徑,任何工作都是一步一步、踏踏實實做出來的。認定有意義,就會一直鉆研下去。在清華大學讀研究生時許駿所學專業為汽車工程,是一門偏重應用型的工程學科,很難發表關于基礎理論研究方面的論文,許駿當時發表了7篇SCI收錄論文,這以保證自己找到一份很不錯的工作,但此時想到的是自己的不足。汽車碰撞的很多問題本質是力學的,而自己在這方面的知識很缺乏。如果不補上這塊,日后研究就無法進一步推進。為了突破研究瓶頸,剛剛畢業的許駿橫跨太平洋,師從美國哥倫比亞大學著名力學教授陳曦博士。在那里,系統鉆研了納米流體在沖擊載荷下的新穎的流體行為,同時也逐漸找到了把力學和汽車工程研究結合起來的研究思路。

2014年美國博士畢業后,許駿博士受聘為北京航空航天大學教授時剛滿30歲。許駿教授發表的第一篇SCI(科學引文索引)文章是關于汽車碰撞中的行人保護問題,希望通過試驗與計算機仿真模擬方法,重構人車碰撞現場,從而為汽車設計提出建議,將汽車碰撞時對行人的傷害降到最低。當時,人車事故的再現問題是一個棘手的研究領域,可供借鑒的資料和研究數據很少。一開始,許駿教授像只無頭蒼蠅一樣,相關文獻很少,理論模型、數值計算失敗了很多次,沒有一點進展,但是許駿教授沒有因暫時的挫敗而放棄,在圖書館翻遍了相關領域的書籍,向力學專業的同學取經,終于找到了研究的突破口。

值得自豪的是,許駿教授在清華讀研究生期間發表的有關“人車事故再現新方法”的論文至今仍被人不斷引用。好的研究不會隨著研究熱點的遷移而淡化,反而會歷久彌新。

剛回國,一沒錢,二沒人,三沒項目。僅有的一臺分析實驗數據用的服務器,當時還是磨破嘴皮,從中關村老板那里賒賬拿回來的。2014年底至2016年上半年,許駿教授經歷了一段論文發表的低潮期。當時自己也焦慮,但科研、文章不是焦慮就能做出來的,還得踏踏實實去做。

在北京航空航天大學的幫助下,組建了自己的研究團隊。為了維持團隊的運轉,在鉆研問題的同時,還到處找工程項目反哺還未受資助的基礎研究。那時候,再小的項目,都想方設法接來而且高標準高質量地完成。漸漸地,出色的工作征服了項目方,一個又一個項目接踵而來。

如今研究得到業界的認可,一些大的整車主機企業甚至國外的企業也找上門來主動要求合作,科研資源增多,團隊運轉越來越好??蒲泄ぷ鞑饺胝?,每天工作十幾個小時,每年就休息幾天。許駿教授說:“別人可能看重的是‘帽子’,我在乎的是自己研究的質量。只有付出時間,才有可能把工作做好。我一直堅持做科研的原則是不追熱點,要做有長遠的研究,認定了要做就要做精?!?/span>

許駿教授最大的成就感,來自別人對自己學生的稱贊,自己身上有當老師的基因。從最初只有1名研究生,到現在帶領一個從本科生到博士的20多人團隊。許駿教授認為評價一個老師最重要的是看他培養學生的質量。學生是未來,知識沒有傳承,何談創新?大學首先要教書育人、傳道解惑。許駿教授培養學生,一開始就會告訴他們要想清楚未來想干什么。畢業后想工作的,許駿教授會側重安排他跟一些工程項目,多與企業接觸;想繼續深造的,則會對實驗要求更高,重點傳授做科研的方法。培養每一個學生,都要親力親為、接地氣。要重視教學生實操性強的技能,怎么提問題、怎么寫論文、怎么做研究,由小及大,由點及面,耐心教導。評判科研產出相對容易,3—5年就可看出科研水平;但培養學生是慢功夫,10—20年才可見成效。

作為一個科研工作者,不能停留在過去的成績以及研究方向中,要探索新領域。新能源汽車發展將是大勢所趨,其技術核心在于鋰電池,但目前,學界對碰撞環境下鋰電池安全問題關注不夠。國外團隊探索了準靜態下鋰電池的安全性,許駿教授團隊站在他們的肩膀上,研究鋰電池在多物理耦合條件下的沖擊安全性問題,更接近電池碰撞的實際情況,也更有應用價值。團隊已在該領域國際頂尖的SCI雜志上發表了6篇文章,成為該領域最為活躍的科研工作者之一。

許駿教授說:“復合材料達到了人類充分利用材料改造社會的新高度,盡管目前其應用不像傳統工程材料那么廣泛,但我們有充分的理由相信在不久的將來復合材料一定會大放異彩!”

二、中國科學院化學研究所周恒副研究員成長故事

“一代材料,一代裝備”,新材料是先進武器裝備得以快速發展的基石,先進復合材料又是促進現代航空航天等領域跨越式發展的助推器。周恒博士就是一位走在筑夢路上的青年復材人。

周恒博士,中國科學院化學研究所副研究員,中國科協第一屆青年人才托舉工程項目入選者,中國復合材料學會青年工作委員會副主任,中國科協先進材料學會聯合體青年工作委員會委員,中國科學院青年創新促進會成員,美國高性能材料及加工工程(SAMPE)協會會員。2017年榮獲“中國復合材料杰出青年工程師”稱號。

周恒博士主要從事耐高溫、抗燒蝕、高性能復合材料樹脂基體研究,在新型樹脂基體的結構設計、合成制備和推廣應用方面取得了多項創新性成果,多種牌號樹脂已在批產狀態,成功應用于多種武器型號,實現直接間接經濟價值逾億元。作為負責人承擔了國防科工局、軍委科委、自然科學基金委、總裝備部等機構資助的項目10余項,發表文章27篇,申請專利10項,授權7項。

瞄準航天領域應用,周恒博士所在課題組在國內新型鄰苯二甲腈樹脂研究方面形成了自己的特色,多項研究成果實現首次突破,展現出了優秀的創新思想和出色的開拓能力。

面向國家重大戰略需求,“青托”助力優勢科研成果,把論文寫在祖國大地上

“十年磨劍,敢為人先”。周恒博士及所在團隊成功研制出兼具優異工藝性及高耐熱高強度鄰苯二甲腈樹脂,實現了該樹脂體系在航天領域的首次應用。鄰苯二甲腈樹脂是一類新型耐高溫樹脂體系,美國航空航天局(NASA)研究近30年,國內研究較少,在航天領域的應用研究幾乎為零。該樹脂的主要缺點是熔融溫度高,溶解性差,成型加工困難。周恒博士在攻讀博士學位期間的研究課題即為新型鄰苯二甲腈樹脂的研制及應用,工作后繼續進行有關研究,經過近10年的努力,通過分子結構設計和固化物結構控制,成功研制出具有低熔融溫度(≤80℃)、寬加工窗口、高耐溫等級以及高力學強度的鄰苯二甲腈樹脂體系,并完成了該樹脂體系的工程化擴試及預浸料成型工藝研究,解決了高分子材料耐高溫性能與加工性能互為矛盾的問題。通過與航天材料及工藝研究所科研人員的緊密合作,解決了困擾航天設計部門的技術難題,將鄰苯二甲腈樹脂成功應用于航天領域某重點型號,意義重大。周恒博士及所在團隊研制的鄰苯二甲腈樹脂體系適用于復合材料預浸料/熱壓罐或模壓成型工藝,為短期耐溫≥400℃的樹脂中,成型工藝性最好的樹脂之一,達到國際同類材料的先進水平。2016年英國貝克蘭高性能樹脂會議上,該項研究獲得了美國NASA高級聚合物專家的好評。

此外,周恒博士及所在團隊研制的耐高溫高韌性雙馬樹脂、耐高溫低介電雙馬樹脂等在我國多個航天型號上得到應用,并為下一代航天裝備研制奠定了堅實的材料基礎。

面向顛覆性科技前沿,“青托”資助小想法,小想法撬動大應用

“銳意進取,顛覆創新”。發揮“青托”經費的靈活性,周恒博士及所在團隊深入挖掘鄰苯二甲腈樹脂特點,成功研制出代表航天下一代材料需求的新型結構-燒蝕一體化鄰苯二甲腈樹脂體系,并據成功申請軍委科委“顛覆性”前沿創新項目,項目資助達到300萬元。周恒博士及所在團隊將該種樹脂與不同纖維配合,突破工程化整體成型制備技術,完成國內首件結構-燒蝕一體化復合材料構件的制造且首飛成功,實現了第三代航天器耐高溫抗燒蝕構件全復合材料一次成型的構想,具有顛覆性的應用意義。經過了第一代鈦合金芯層+燒蝕防熱外層,第二代高溫結構復材芯層+燒蝕防熱外層,第三代結構-燒蝕一體化整體成型是航天器構件發展的熱點方向。周恒博士及所在團隊研發出的新型鄰苯二甲腈樹脂體系工藝性優良,將該樹脂體系與燒蝕型高硅氧纖維及高強度玻璃纖維配合,構件可以整體一次成型,制造效率提高,由于利用同一種樹脂,界面過渡層結合力好,復合材料兼具高溫力學性能及抗燒蝕性能優異的特點。目前該樹脂處于批量供應階段,服務于多種導彈武器型號,為我國航天領域武器裝備的升級換代做出了突出貢獻。

面向國民經濟主戰場,“青托”助力轉移轉化,把科研成果應用在現代化事業上

“開拓思路,成果轉化”。順應國家鼓勵科研人員進行成果轉移轉化的潮流,同時響應創新融合的號召,周恒博士參考所在研究組在傳統航天用抗燒蝕酚醛復合材料方面的成果積累,與團隊成員一起成功研制出輕質高強阻燃復合材料。該復合材料阻燃性能滿足軌道交通、新能源大客車等領域內飾材料的要求,且相比傳統酚醛材料具有更優異的綜合性能。借助中國復合材料學會對“青托”科研成果的宣傳,周恒博士及所在團隊成功與江蘇某企業簽署合作協議。目前已開發出密度系列化、性能系列化的阻燃復合材料,并已經在中車長客、鋪鎮龐巴迪、比亞迪云軌等項目上得到推廣應用,經濟效益顯著,應用前景廣闊。

 “材通穹宇,人為基石”。周恒博士沒有忘記高考時選擇材料專業的初心,更沒有忘記繼續探索材料未知領域的決心,最重要的是沒有忘記將所學之材貢獻于國之重器的雄心。正如周恒博士的導師-化學所高技術材料實驗室主任趙彤研究員所說,“周恒是我所培養的國防科技領域青年科研人員的杰出代表,他必將為他所看重的事業不懈努力,上下求索”。

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