“聽材料之聲,探未來之路。由中國復(fù)合材料學(xué)會推出的《復(fù)材之聲》,聚焦復(fù)合材料前沿科技、產(chǎn)業(yè)動態(tài)和專家觀點(diǎn)。致力于搭建一個交流平臺,匯行業(yè)精英,享真知灼見,共同推動中國復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展!”
復(fù)合材料,是科技創(chuàng)新的重要基石,也是推動產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。在新能源、航空航天、電子信息等領(lǐng)域,高性能復(fù)合材料正發(fā)揮著不可替代的作用。然而,如何突破材料性能的極限?如何實現(xiàn)從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的跨越?這些問題不僅關(guān)乎技術(shù)本身,更關(guān)乎國家科技競爭力的提升。
在萬米高空與熾熱氣流中,航空復(fù)合材料承受著極端環(huán)境的嚴(yán)苛考驗。如何讓材料在高溫、高載下“拒絕失效”?又如何將深奧的力學(xué)理論轉(zhuǎn)化為學(xué)子手中的創(chuàng)新成果?這背后,是一場材料科學(xué)與教育理念的雙重革新。
本期《復(fù)材之聲》走進(jìn)西北工業(yè)大學(xué),對話航空復(fù)材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度專家鄭錫濤教授:
破解“力熱耦合”密碼:30年攻堅極端工況下復(fù)合材料失效準(zhǔn)則
“三級梯隊”育人模式:從本科生到博士生,以全國創(chuàng)新競賽打通理論到實踐的閉環(huán)
學(xué)會的橋梁使命:如何縫合產(chǎn)學(xué)研“最后一公里”的裂痕?
跟隨鄭教授的思考,看中國航空復(fù)材如何從實驗室飛向藍(lán)天!

一、鄭教授,您在航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究中,如何解決極端工況(如高載荷/高溫)下的性能失效難題?團(tuán)隊最具標(biāo)志性的技術(shù)突破是什么?
鄭教授的回答:我們研究團(tuán)隊主要是針對空天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的力學(xué)問題開展相關(guān)的研究。大家都知道空天結(jié)構(gòu)呢在環(huán)境下會遇見高載或極端環(huán)境等問題,除了我們要解決在常溫下的力學(xué)問題,更大的問題是要解決在極端環(huán)境下符合材料性能衰減和失效的問題。所以在這里主要的研究工作,包括復(fù)合材料在濕熱等環(huán)境下性能衰減的問題,以及在極端環(huán)境下復(fù)合材料失效準(zhǔn)則的研究。在過去的幾十年間,我們團(tuán)隊通過多人的努力,在力熱耦合方面以及損傷判據(jù)失效準(zhǔn)則等方面都做了一定的工作。
二、鄭教授,您培養(yǎng)的學(xué)生多次獲全國創(chuàng)新競賽大獎,在航空復(fù)材領(lǐng)域教學(xué)中,如何平衡“理論深度”與“工程實踐”的關(guān)系?最重視學(xué)生的哪些能力培養(yǎng)?
鄭教授的回答:我們團(tuán)隊呢打這個2009年起就開始帶領(lǐng)學(xué)生參加全國復(fù)合材料類的創(chuàng)新大賽,也取得了一定的成績。這里就像你剛說的,有兩個方面的問題。一個是我們團(tuán)隊呢組成是由本科生、研究生和博士生這樣的三級的學(xué)生構(gòu)成的。實際上在我們西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院在本科教育的時候,特別重視基礎(chǔ)理論的教育,針對專業(yè)特設(shè)我們開設(shè)的相關(guān)的力學(xué)課程,這個是在本科和碩士階段來完成。而我們更注重的一點(diǎn)是把我們學(xué)到的理論知識在各類的創(chuàng)新競賽中得以應(yīng)用,使得他們從理論到實踐這樣的一個過程。而且通過創(chuàng)新競賽,同學(xué)們親手親歷過一個結(jié)構(gòu)的設(shè)計,他對理論知識的理解會更加深刻,也會讓他們產(chǎn)生新的突破點(diǎn),彌補(bǔ)我們以往理論的不足,這個我們是非常有心得的。
三、鄭教授,您主持的科研項目多次實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化,在航空復(fù)材領(lǐng)域,如何有效銜接高校基礎(chǔ)研究與工業(yè)界工程需求?您認(rèn)為當(dāng)前最亟需打破的產(chǎn)學(xué)研壁壘是什么?
鄭教授的回答:我們團(tuán)隊,包括我們整個西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院都是以國家需求為牽引,實際我們許多科研工作都是有背景項目的支持。這里我們首先所有的問題都是來自工業(yè)部門最急迫解決的關(guān)鍵技術(shù)問題,因此我們團(tuán)隊是針對這樣的問題進(jìn)行一個相關(guān)的研究,先后我們在復(fù)合材料高效算法、復(fù)合材料三維編織細(xì)觀結(jié)構(gòu)以及多功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)等方面結(jié)合工程的需求開展了相應(yīng)的工作,也取得了相應(yīng)的成果。
四、鄭教授,作為學(xué)會常務(wù)理事,您認(rèn)為中國航空復(fù)合材料技術(shù)從實驗室到裝機(jī)應(yīng)用的“最后一公里”應(yīng)如何打通?學(xué)會在其中能發(fā)揮哪些獨(dú)特作用?
鄭教授的回答:中國復(fù)合材料學(xué)會實際長期從事的就是架起學(xué)術(shù)界與工業(yè)部門的橋梁,使我們很多學(xué)者的理論研究 能夠成功的應(yīng)用到工業(yè)項目當(dāng)中。學(xué)會在這方面利用學(xué)術(shù)會議以及專題研討會,青年沙龍或者是聯(lián)合研制項目的這樣的方式,為許多學(xué)者和工業(yè)部門建立了密切的聯(lián)系,包括我們現(xiàn)在很多國內(nèi)知名的團(tuán)隊都是以工程項目為背景,開展相關(guān)理論研究和技術(shù)突破。我也希望學(xué)會在這個方面為更多的學(xué)者提供更廣闊的平臺,為我們國家的復(fù)合材料事業(yè)的蓬勃發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
從濕熱環(huán)境下的性能衰減研究,到學(xué)生手中捧起的創(chuàng)新競賽獎杯,鄭錫濤教授用時間證明:航空復(fù)材的突破不僅需要攻克“力熱耦合”的科學(xué)難題,更需要構(gòu)建“理論-實踐-傳承”的人才生態(tài)。
當(dāng)實驗室的損傷判據(jù)化為飛行器的安全邊界,當(dāng)學(xué)子的三維編織設(shè)計點(diǎn)亮創(chuàng)新火花,我們看到的不僅是技術(shù)的進(jìn)階,更是一代材料人“以國家需求為牽引”的赤子初心。
正如鄭教授所言:“所有研究始于工業(yè)界最急迫的問題——這是科研人的使命,更是教育者的擔(dān)當(dāng)。”
下期內(nèi)容,敬請期待!