一、北京航空航天大學(xué)許駿教授成長故事
“青年一代有理想、有擔(dān)當(dāng),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(xué)工學(xué)博士、美國哥倫比亞大學(xué)哲學(xué)博士(專業(yè):工程力學(xué))?,F(xiàn)任北京航空航天大學(xué)交通學(xué)院教授、先進運載科學(xué)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(xié)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(fā)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?,F(xiàn)任中國復(fù)合材料學(xué)會理事、美國機械工程師學(xué)會(ASME)斷裂與失效專業(yè)委員會、多功能材料委員會委員、中國汽車工程學(xué)會安全技術(shù)分會委員。曾獲2016全國爆炸力學(xué)優(yōu)秀青年獎、2014年APEC科學(xué)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(jié)構(gòu)材料在沖擊下的動態(tài)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(fā)展,汽車輕量化成為迫切需求。復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用面臨著成本高、生產(chǎn)節(jié)拍慢、可回收性差(熱固性)等瓶頸問題,限制了復(fù)合材料在汽車上的大規(guī)模應(yīng)用。對于許駿教授來說,如何從理論、設(shè)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(fù)合材料在汽車上的應(yīng)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(chǎn)業(yè)聯(lián)合基金、北京市科委重點攻關(guān)項目以及航天院所項目,均是圍繞復(fù)合材料在汽車結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)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(xué)讀研究生時許駿所學(xué)專業(yè)為汽車工程,是一門偏重應(yīng)用型的工程學(xué)科,很難發(fā)表關(guān)于基礎(chǔ)理論研究方面的論文,許駿當(dāng)時發(fā)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(zhì)是力學(xué)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(yè)的許駿橫跨太平洋,師從美國哥倫比亞大學(xué)著名力學(xué)教授陳曦博士。在那里,系統(tǒng)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(xué)和汽車工程研究結(jié)合起來的研究思路。
2014年美國博士畢業(yè)后,許駿博士受聘為北京航空航天大學(xué)教授時剛滿30歲。許駿教授發(fā)表的第一篇SCI(科學(xué)引文索引)文章是關(guān)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(gòu)人車碰撞現(xiàn)場,從而為汽車設(shè)計提出建議,將汽車碰撞時對行人的傷害降到最低。當(dāng)時,人車事故的再現(xiàn)問題是一個棘手的研究領(lǐng)域,可供借鑒的資料和研究數(shù)據(jù)很少。一開始,許駿教授像只無頭蒼蠅一樣,相關(guān)文獻很少,理論模型、數(shù)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(guān)領(lǐng)域的書籍,向力學(xué)專業(yè)的同學(xué)取經(jīng),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(fā)表的有關(guān)“人車事故再現(xiàn)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(shù)據(jù)用的服務(wù)器,當(dāng)時還是磨破嘴皮,從中關(guān)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(jīng)歷了一段論文發(fā)表的低潮期。當(dāng)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(xué)的幫助下,組建了自己的研究團隊。為了維持團隊的運轉(zhuǎn),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(chǔ)研究。那時候,再小的項目,都想方設(shè)法接來而且高標準高質(zhì)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(yè)界的認可,一些大的整車主機企業(yè)甚至國外的企業(yè)也找上門來主動要求合作,科研資源增多,團隊運轉(zhuǎn)越來越好。科研工作步入正軌,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(zhì)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(xué)生的稱贊,自己身上有當(dāng)老師的基因。從最初只有1名研究生,到現(xiàn)在帶領(lǐng)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(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量。學(xué)生是未來,知識沒有傳承,何談創(chuàng)新?大學(xué)首先要教書育人、傳道解惑。許駿教授培養(yǎng)學(xué)生,一開始就會告訴他們要想清楚未來想干什么。畢業(yè)后想工作的,許駿教授會側(cè)重安排他跟一些工程項目,多與企業(yè)接觸;想繼續(xù)深造的,則會對實驗要求更高,重點傳授做科研的方法。培養(yǎng)每一個學(xué)生,都要親力親為、接地氣。要重視教學(xué)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(dǎo)。評判科研產(chǎn)出相對容易,3—5年就可看出科研水平;但培養(yǎng)學(xué)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(lǐng)域。新能源汽車發(fā)展將是大勢所趨,其技術(shù)核心在于鋰電池,但目前,學(xué)界對碰撞環(huán)境下鋰電池安全問題關(guān)注不夠。國外團隊探索了準靜態(tài)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(yīng)用價值。團隊已在該領(lǐng)域國際頂尖的SCI雜志上發(fā)表了6篇文章,成為該領(lǐng)域最為活躍的科研工作者之一。
許駿教授說:“復(fù)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(yīng)用不像傳統(tǒng)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(fù)合材料一定會大放異彩!”
二、中國科學(xué)院化學(xué)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(fā)展的基石,先進復(fù)合材料又是促進現(xiàn)代航空航天等領(lǐng)域跨越式發(fā)展的助推器。周恒博士就是一位走在筑夢路上的青年復(fù)材人。
周恒博士,中國科學(xué)院化學(xué)研究所副研究員,中國科協(xié)第一屆青年人才托舉工程項目入選者,中國復(fù)合材料學(xué)會青年工作委員會副主任,中國科協(xié)先進材料學(xué)會聯(lián)合體青年工作委員會委員,中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會成員,美國高性能材料及加工工程(SAMPE)協(xié)會會員。2017年榮獲“中國復(fù)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(fù)合材料樹脂基體研究,在新型樹脂基體的結(jié)構(gòu)設(shè)計、合成制備和推廣應(yīng)用方面取得了多項創(chuàng)新性成果,多種牌號樹脂已在批產(chǎn)狀態(tài),成功應(yīng)用于多種武器型號,實現(xiàn)直接間接經(jīng)濟價值逾億元。作為負責(zé)人承擔(dān)了國防科工局、軍委科委、自然科學(xué)基金委、總裝備部等機構(gòu)資助的項目10余項,發(fā)表文章27篇,申請專利10項,授權(quán)7項。
瞄準航天領(lǐng)域應(yīng)用,周恒博士所在課題組在國內(nèi)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(xiàn)首次突破,展現(xiàn)出了優(yōu)秀的創(chuàng)新思想和出色的開拓能力。
面向國家重大戰(zhàn)略需求,“青托”助力優(yōu)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(yōu)異工藝性及高耐熱高強度鄰苯二甲腈樹脂,實現(xiàn)了該樹脂體系在航天領(lǐng)域的首次應(yīng)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(nèi)研究較少,在航天領(lǐng)域的應(yīng)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(xué)位期間的研究課題即為新型鄰苯二甲腈樹脂的研制及應(yīng)用,工作后繼續(xù)進行有關(guān)研究,經(jīng)過近10年的努力,通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計和固化物結(jié)構(gòu)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(xué)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(yù)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(shè)計部門的技術(shù)難題,將鄰苯二甲腈樹脂成功應(yīng)用于航天領(lǐng)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(fù)合材料預(yù)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(yīng)用,并為下一代航天裝備研制奠定了堅實的材料基礎(chǔ)。
面向顛覆性科技前沿,“青托”資助小想法,小想法撬動大應(yīng)用
“銳意進取,顛覆創(chuàng)新”。發(fā)揮“青托”經(jīng)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(jié)構(gòu)-燒蝕一體化鄰苯二甲腈樹脂體系,并據(jù)成功申請軍委科委“顛覆性”前沿創(chuàng)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(shù),完成國內(nèi)首件結(jié)構(gòu)-燒蝕一體化復(fù)合材料構(gòu)件的制造且首飛成功,實現(xiàn)了第三代航天器耐高溫抗燒蝕構(gòu)件全復(fù)合材料一次成型的構(gòu)想,具有顛覆性的應(yīng)用意義。經(jīng)過了第一代鈦合金芯層+燒蝕防熱外層,第二代高溫結(jié)構(gòu)復(fù)材芯層+燒蝕防熱外層,第三代結(jié)構(gòu)-燒蝕一體化整體成型是航天器構(gòu)件發(fā)展的熱點方向。周恒博士及所在團隊研發(fā)出的新型鄰苯二甲腈樹脂體系工藝性優(yōu)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(gòu)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(jié)合力好,復(fù)合材料兼具高溫力學(xué)性能及抗燒蝕性能優(yōu)異的特點。目前該樹脂處于批量供應(yīng)階段,服務(wù)于多種導(dǎo)彈武器型號,為我國航天領(lǐng)域武器裝備的升級換代做出了突出貢獻。
面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場,“青托”助力轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化,把科研成果應(yīng)用在現(xiàn)代化事業(yè)上
“開拓思路,成果轉(zhuǎn)化”。順應(yīng)國家鼓勵科研人員進行成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的潮流,同時響應(yīng)創(chuàng)新融合的號召,周恒博士參考所在研究組在傳統(tǒng)航天用抗燒蝕酚醛復(fù)合材料方面的成果積累,與團隊成員一起成功研制出輕質(zhì)高強阻燃復(fù)合材料。該復(fù)合材料阻燃性能滿足軌道交通、新能源大客車等領(lǐng)域內(nèi)飾材料的要求,且相比傳統(tǒng)酚醛材料具有更優(yōu)異的綜合性能。借助中國復(fù)合材料學(xué)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(yè)簽署合作協(xié)議。目前已開發(fā)出密度系列化、性能系列化的阻燃復(fù)合材料,并已經(jīng)在中車長客、鋪鎮(zhèn)龐巴迪、比亞迪云軌等項目上得到推廣應(yīng)用,經(jīng)濟效益顯著,應(yīng)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(yè)的初心,更沒有忘記繼續(xù)探索材料未知領(lǐng)域的決心,最重要的是沒有忘記將所學(xué)之材貢獻于國之重器的雄心。正如周恒博士的導(dǎo)師-化學(xué)所高技術(shù)材料實驗室主任趙彤研究員所說,“周恒是我所培養(yǎng)的國防科技領(lǐng)域青年科研人員的杰出代表,他必將為他所看重的事業(yè)不懈努力,上下求索”。