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青托工程
青年人才成长故事 ——小“青托”筑梦复材界,拓视野书写大国材
来源: 中国复合材料学会 时间: 2018-05-11 浏览: 6478

一、北京航空航天大学许骏教授成长故事

“青年一代有理想、有担当,国家就有前途,民族就有希望”。许骏教授分别于2011年与2014年获清华大学工学博士、美国哥伦比亚大学哲学博士(专业:工程力学)。现任北京航空航天大学交通学院教授、先进运载科学研究中心主任。入选第十二批国家“千人计划”青年项目、中国科协第一届青年人才托举工程项目入选者、北航“卓越百人”教授。已发表国际期刊、会议论文60余篇,其中第一作者/通讯作者SCI收录期刊36篇,被引515次,H-index为13。现任中国复合材料学会理事、美国机械工程师学会(ASME)断裂与失效专业委员会、多功能材料委员会委员、中国汽车工程学会安全技术分会委员。曾获2016全国爆炸力学优秀青年奖、2014年APEC科学奖提名(代表中国)、2013年ASME会议旅行奖以及2011年国家科技进步二等奖。

许骏教授从研究生开始从事夹层结构材料在冲击下的动态行为,主要以汽车上的行人保护为主。另一方面,由于新能源汽车的迅速发展,汽车轻量化成为迫切需求。复合材料在汽车上的应用面临着成本高、生产节拍慢、可回收性差(热固性)等瓶颈问题,限制了复合材料在汽车上的大规模应用。对于许骏教授来说,如何从理论、设计、机理及工艺上解决这些问题,将是非常有意义的事情,同时能够为推动复合材料在汽车上的应用贡献一点力量。最近许骏教授团队参与了国家自然基金—汽车产业联合基金、北京市科委重点攻关项目以及航天院所项目,均是围绕复合材料在汽车结构件上的应用展开,恰恰涵盖了汽车轻量化与碰撞安全两大核心问题。

做科研没有捷径,任何工作都是一步一步、踏踏实实做出来的。认定有意义,就会一直钻研下去。在清华大学读研究生时许骏所学专业为汽车工程,是一门偏重应用型的工程学科,很难发表关于基础理论研究方面的论文,许骏当时发表了7篇SCI收录论文,这以保证自己找到一份很不错的工作,但此时想到的是自己的不足。汽车碰撞的很多问题本质是力学的,而自己在这方面的知识很缺乏。如果不补上这块,日后研究就无法进一步推进。为了突破研究瓶颈,刚刚毕业的许骏横跨太平洋,师从美国哥伦比亚大学著名力学教授陈曦博士。在那里,系统钻研了纳米流体在冲击载荷下的新颖的流体行为,同时也逐渐找到了把力学和汽车工程研究结合起来的研究思路。

2014年美国博士毕业后,许骏博士受聘为北京航空航天大学教授时刚满30岁。许骏教授发表的第一篇SCI(科学引文索引)文章是关于汽车碰撞中的行人保护问题,希望通过试验与计算机仿真模拟方法,重构人车碰撞现场,从而为汽车设计提出建议,将汽车碰撞时对行人的伤害降到最低。当时,人车事故的再现问题是一个棘手的研究领域,可供借鉴的资料和研究数据很少。一开始,许骏教授像只无头苍蝇一样,相关文献很少,理论模型、数值计算失败了很多次,没有一点进展,但是许骏教授没有因暂时的挫败而放弃,在图书馆翻遍了相关领域的书籍,向力学专业的同学取经,终于找到了研究的突破口。

值得自豪的是,许骏教授在清华读研究生期间发表的有关“人车事故再现新方法”的论文至今仍被人不断引用。好的研究不会随着研究热点的迁移而淡化,反而会历久弥新。

刚回国,一没钱,二没人,三没项目。仅有的一台分析实验数据用的服务器,当时还是磨破嘴皮,从中关村老板那里赊账拿回来的。2014年底至2016年上半年,许骏教授经历了一段论文发表的低潮期。当时自己也焦虑,但科研、文章不是焦虑就能做出来的,还得踏踏实实去做。

在北京航空航天大学的帮助下,组建了自己的研究团队。为了维持团队的运转,在钻研问题的同时,还到处找工程项目反哺还未受资助的基础研究。那时候,再小的项目,都想方设法接来而且高标准高质量地完成。渐渐地,出色的工作征服了项目方,一个又一个项目接踵而来。

如今研究得到业界的认可,一些大的整车主机企业甚至国外的企业也找上门来主动要求合作,科研资源增多,团队运转越来越好。科研工作步入正轨,每天工作十几个小时,每年就休息几天。许骏教授说:“别人可能看重的是‘帽子’,我在乎的是自己研究的质量。只有付出时间,才有可能把工作做好。我一直坚持做科研的原则是不追热点,要做有长远的研究,认定了要做就要做精。”

许骏教授最大的成就感,来自别人对自己学生的称赞,自己身上有当老师的基因。从最初只有1名研究生,到现在带领一个从本科生到博士的20多人团队。许骏教授认为评价一个老师最重要的是看他培养学生的质量。学生是未来,知识没有传承,何谈创新?大学首先要教书育人、传道解惑。许骏教授培养学生,一开始就会告诉他们要想清楚未来想干什么。毕业后想工作的,许骏教授会侧重安排他跟一些工程项目,多与企业接触;想继续深造的,则会对实验要求更高,重点传授做科研的方法。培养每一个学生,都要亲力亲为、接地气。要重视教学生实操性强的技能,怎么提问题、怎么写论文、怎么做研究,由小及大,由点及面,耐心教导。评判科研产出相对容易,3—5年就可看出科研水平;但培养学生是慢功夫,10—20年才可见成效。

作为一个科研工作者,不能停留在过去的成绩以及研究方向中,要探索新领域。新能源汽车发展将是大势所趋,其技术核心在于锂电池,但目前,学界对碰撞环境下锂电池安全问题关注不够。国外团队探索了准静态下锂电池的安全性,许骏教授团队站在他们的肩膀上,研究锂电池在多物理耦合条件下的冲击安全性问题,更接近电池碰撞的实际情况,也更有应用价值。团队已在该领域国际顶尖的SCI杂志上发表了6篇文章,成为该领域最为活跃的科研工作者之一。

许骏教授说:“复合材料达到了人类充分利用材料改造社会的新高度,尽管目前其应用不像传统工程材料那么广泛,但我们有充分的理由相信在不久的将来复合材料一定会大放异彩!”

二、中国科学院化学研究所周恒副研究员成长故事

“一代材料,一代装备”,新材料是先进武器装备得以快速发展的基石,先进复合材料又是促进现代航空航天等领域跨越式发展的助推器。周恒博士就是一位走在筑梦路上的青年复材人。

周恒博士,中国科学院化学研究所副研究员,中国科协第一届青年人才托举工程项目入选者,中国复合材料学会青年工作委员会副主任,中国科协先进材料学会联合体青年工作委员会委员,中国科学院青年创新促进会成员,美国高性能材料及加工工程(SAMPE)协会会员。2017年荣获“中国复合材料杰出青年工程师”称号。

周恒博士主要从事耐高温、抗烧蚀、高性能复合材料树脂基体研究,在新型树脂基体的结构设计、合成制备和推广应用方面取得了多项创新性成果,多种牌号树脂已在批产状态,成功应用于多种武器型号,实现直接间接经济价值逾亿元。作为负责人承担了国防科工局、军委科委、自然科学基金委、总装备部等机构资助的项目10余项,发表文章27篇,申请专利10项,授权7项。

瞄准航天领域应用,周恒博士所在课题组在国内新型邻苯二甲腈树脂研究方面形成了自己的特色,多项研究成果实现首次突破,展现出了优秀的创新思想和出色的开拓能力。

面向国家重大战略需求,“青托”助力优势科研成果,把论文写在祖国大地上

“十年磨剑,敢为人先”。周恒博士及所在团队成功研制出兼具优异工艺性及高耐热高强度邻苯二甲腈树脂,实现了该树脂体系在航天领域的首次应用。邻苯二甲腈树脂是一类新型耐高温树脂体系,美国航空航天局(NASA)研究近30年,国内研究较少,在航天领域的应用研究几乎为零。该树脂的主要缺点是熔融温度高,溶解性差,成型加工困难。周恒博士在攻读博士学位期间的研究课题即为新型邻苯二甲腈树脂的研制及应用,工作后继续进行有关研究,经过近10年的努力,通过分子结构设计和固化物结构控制,成功研制出具有低熔融温度(≤80℃)、宽加工窗口、高耐温等级以及高力学强度的邻苯二甲腈树脂体系,并完成了该树脂体系的工程化扩试及预浸料成型工艺研究,解决了高分子材料耐高温性能与加工性能互为矛盾的问题。通过与航天材料及工艺研究所科研人员的紧密合作,解决了困扰航天设计部门的技术难题,将邻苯二甲腈树脂成功应用于航天领域某重点型号,意义重大。周恒博士及所在团队研制的邻苯二甲腈树脂体系适用于复合材料预浸料/热压罐或模压成型工艺,为短期耐温≥400℃的树脂中,成型工艺性最好的树脂之一,达到国际同类材料的先进水平。2016年英国贝克兰高性能树脂会议上,该项研究获得了美国NASA高级聚合物专家的好评。

此外,周恒博士及所在团队研制的耐高温高韧性双马树脂、耐高温低介电双马树脂等在我国多个航天型号上得到应用,并为下一代航天装备研制奠定了坚实的材料基础。

面向颠覆性科技前沿,“青托”资助小想法小想法撬动大应用

“锐意进取,颠覆创新”。发挥“青托”经费的灵活性,周恒博士及所在团队深入挖掘邻苯二甲腈树脂特点,成功研制出代表航天下一代材料需求的新型结构-烧蚀一体化邻苯二甲腈树脂体系,并据成功申请军委科委“颠覆性”前沿创新项目,项目资助达到300万元。周恒博士及所在团队将该种树脂与不同纤维配合,突破工程化整体成型制备技术,完成国内首件结构-烧蚀一体化复合材料构件的制造且首飞成功,实现了第三代航天器耐高温抗烧蚀构件全复合材料一次成型的构想,具有颠覆性的应用意义。经过了第一代钛合金芯层+烧蚀防热外层,第二代高温结构复材芯层+烧蚀防热外层,第三代结构-烧蚀一体化整体成型是航天器构件发展的热点方向。周恒博士及所在团队研发出的新型邻苯二甲腈树脂体系工艺性优良,将该树脂体系与烧蚀型高硅氧纤维及高强度玻璃纤维配合,构件可以整体一次成型,制造效率提高,由于利用同一种树脂,界面过渡层结合力好,复合材料兼具高温力学性能及抗烧蚀性能优异的特点。目前该树脂处于批量供应阶段,服务于多种导弹武器型号,为我国航天领域武器装备的升级换代做出了突出贡献。

面向国民经济主战场,“青托”助力转移转化,把科研成果应用在现代化事业上

“开拓思路,成果转化”。顺应国家鼓励科研人员进行成果转移转化的潮流,同时响应创新融合的号召,周恒博士参考所在研究组在传统航天用抗烧蚀酚醛复合材料方面的成果积累,与团队成员一起成功研制出轻质高强阻燃复合材料。该复合材料阻燃性能满足轨道交通、新能源大客车等领域内饰材料的要求,且相比传统酚醛材料具有更优异的综合性能。借助中国复合材料学会对“青托”科研成果的宣传,周恒博士及所在团队成功与江苏某企业签署合作协议。目前已开发出密度系列化、性能系列化的阻燃复合材料,并已经在中车长客、铺镇庞巴迪、比亚迪云轨等项目上得到推广应用,经济效益显著,应用前景广阔。

 “材通穹宇,人为基石”。周恒博士没有忘记高考时选择材料专业的初心,更没有忘记继续探索材料未知领域的决心,最重要的是没有忘记将所学之材贡献于国之重器的雄心。正如周恒博士的导师-化学所高技术材料实验室主任赵彤研究员所说,“周恒是我所培养的国防科技领域青年科研人员的杰出代表,他必将为他所看重的事业不懈努力,上下求索”。

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