【中国青年报】“共和国长子”新传:向天图强

作者:王晨编辑:来源:新闻网更新日期:2021-06-30浏览次数:12

东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室主任袁国带领青年科研骨干做实验。

  从研发探测火星必不可少的光学组件,到为我国首飞成功的新一代大型运载火箭长征五号结构减重645公斤,越来越多的辽宁青年科技人才奋战在科研一线,秉承着老一辈科技报国的理想与热情,挥洒着青春热血,也谱写了作为“共和国长子”的老工业基地发展的新篇章。

  走进辽宁科技大学化工学院博士生导师胡知之的办公室,可以看见几卷1米宽的透明薄膜,这种厚度不及一根头发丝的薄膜虽然看起来“貌不惊人”,却有着惊人的韧性,它能耐零下200℃到零上300℃的低、高温。

  作为“天问一号”火星探测车集热器光学组件材料,这卷薄膜中的一部分展开了漫长的星际航程,随“天问一号”登陆遥远的火星。

  从研发探测火星必不可少的光学组件,到为我国首飞成功的新一代大型运载火箭长征五号结构减重645公斤,越来越多的辽宁青年科技人才在奋战在科研一线,秉承着老一辈科技报国的理想与热情,挥洒着青春热血。

  “月球定制”“火星定制”不能有丝毫差错

  2000年,胡知之留学日本取得博士学位,并当选日本光化学协会会员。当时日本几家国际知名企业向他伸出橄榄枝,但他放弃了国外优厚的待遇,作为鞍山市引进的高端人才和辽宁科技大学特聘教授、功能材料学科带头人回国创业,并于当年组建了功能材料实验室。

  如今,这支由30人组成、平均年龄不超过36岁的团队先后主持完成了国家科技部973863计划项目(子课题),国家教育部、辽宁省自然科学基金项目等多个项目。

  科研目标的实现与实验目的的达成,不是一朝一夕。“实验不顺利是常态,每天面对的就是各种层出不穷的问题。”在胡知之看来,荣誉意味着期待和压力,每个阶段性的进展背后都有大量密集的实验支撑。

  2005年,团队中最年轻的教师王永飞正在读研二,提前完成毕业设计后加入了团队。

  那时的他就像一个独行侠,每天早出晚归埋头实验。一年后,他拿出了亮眼的成果,成功地实现了光化学反应的多反应器集成和放大实验。

  为了探索批量生产的工艺,需要进行多次循环放大实验,这时,意想不到的考验来了,醋酸酐等反应试剂的腐蚀性和光化学反应所使用的紫外灯让王永飞的眼睛受到了强烈刺激直至无法继续工作,无奈之下他只能退居“二线”,指导着防护升级、全副武装的学生们继续进行实验。

  实验留给他的另一个“烙印”是嗅觉的衰退,他要像“猎犬”一样专心才能捕捉到不及正常人一半的味道。

  他们的研究成果OEL发光材料和OLED显示器件的研发与制备技术于2006年获得认证,但几经波折却终因各方面条件不成熟最终没有实现落地转化。

  在团队成员心里,束之高阁的科研成果已失去了意义。基于对未来显示领域的产业发展趋势判断,他们进而选择了开发无色透明耐高温聚酰亚胺薄膜的研究方向。

  团队还引进了从北京航空航天大学毕业的鲁云华博士,她读博期间一直从事聚酰亚胺材料应用的开发工作。

  鲁云华不仅为团队输入了新鲜血液,更让大家看到了聚酰亚胺材料在航天领域应用的广阔前景。这与胡知之当年回国时的抱负不谋而合,瞄准科技前沿,解决卡脖子问题。

  技术上的攻坚难度可想而知,资金受限“无米下锅”也是常事。他们攻克重重难关,终于在2016年完成了全部国产化的具有自主知识产权的原材料单体的小试、中试和批量生产,以及耐高温无色透明聚酰亚胺薄膜制备的小试、中试、工业化生产工艺技术研究工作,并由此与航天事业结缘。

  20169月,30微米CPI卷膜作为嫦娥五号着陆器多层热控组件被采用,20174月,42微米CPI卷膜作为火星探测车集热器光学组件材料被采用。

  他们深知,国家急需就是政治任务,更是难得的荣誉,一定要保质保量完成,无论是“月球定制”还是“火星定制”都不能有丝毫差错。

  胡知之的助手赵洪斌回忆,20168月,一年中最热的时节,他们在扬州一家企业进行CPI薄膜国内首次生产调试,在高温的炉口挥汗如雨反复观察分析,根据出膜情况不断调整设备参数。

  半个多月的“蒸”“烤”模式之后,配方和技术都更加稳定,完全合乎航天使用标准。接着这两个大男人又像绣花一样,一寸一寸小心翼翼地把比头发丝还薄的CPI薄膜拉出收卷。

  目前,航天五院已将耐高温CPI卷膜材料列入中国航天科技集团企业产品名录,并将辽宁科技大学批准为航天五院合格供应单位。

  胡知之感叹,科研初心就是要将科研成果转化为生产力,研制出实用化的产品。但科技成果转化的真正落地与实现,还面临巨大的挑战。科研成果转化的核心技术,需经过小试、中试放大、工程化实验、全套工艺参数的优化与论证。不仅如此,还要有新产品的经济效益评价、市场发展趋势的吻合度、市场和应用场景是否已经或即将形成较大规模、产品可应用领域的多样性等一系列的评估与评价。

  近年来,辽科大出台了一系列新政策,助推了学校教师科研项目的迅速转化。“十三五”以来,学校承担各级各类科研项目1969项,授权专利823件。

  一线淬火 百炼成钢

  热气蒸腾,机器轰鸣,高大宽敞的热轧车间内,生产线上无缝钢管不时奔流而过,走进宝武集团烟台鲁宝钢管厂,全球首套可实现精确控温与直接淬火工艺功能的热轧无缝钢管控制冷却工业化装备正在昼夜不停地运转。

  热轧无缝钢管,是油气钻采、装备制造等领域不可替代的安全材料。然而,由于缺乏有效的性能调控手段,这种产品的生产能耗相当于热轧带钢的近两倍,严重制约了产品的绿色升级。

  问题导向,为国担当。东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室主任袁国带领青年科研骨干,和宝钢股份中央研究院、钢管条钢事业部产学研合作,夜以继日地奋战,历经7年终于攻克这一难题。

  这项成果,颠覆了传统钢管的生产工艺流程,使热轧无缝钢管吨钢成本降低约300-500元,企业近3年增收3.2亿元,并已成为宝武集团的平台性关键技术。

  42岁的袁国在博士研究生期间,师从我国著名的金属压力加工专家、中国工程院院士王国栋教授。

“国产辊式淬火机首台(套)的从无到有、热连轧无缝钢管在线组织形态调控关键技术与装备的重大突破,以及电工钢薄带连铸工业化关键技术的自主创新突破,关关难过的‘硬骨头’项目,都能看到袁国的身影,那百折不挠的抗击打能力、不成功绝不罢休的韧劲儿,让我们看到了中国钢铁事业的希望!”谈起自己的学生,王国栋院士很自豪。

  为突破热轧无缝钢管技术瓶颈,袁国2014年暑期在宝钢集团烟台鲁宝钢管厂做中试实验,由于车间温度高,穿着厚厚的工作服,几天下来后背又痛又痒,捂出了好多痱子。

  “中试期间,为分析钢管的冷却效果,袁老师在现场多次近距离记录、观察、分析钢管冷却后的圆周温度,在高温烘烤下,工作服是湿透了又烤干。针对调试过程中存在的问题,袁老师和团队成员边研讨分析,边论证计算,常常工作到后半夜。”博士生李云杰回忆,正是团队在一线的摸爬滚打,最终揭示了无缝钢管环形断面冷却机理,为开发热轧钢管冷却技术奠定了坚实的理论基础。

  20161025日深夜,袁国终生难忘,热轧无缝钢管在线直接淬火,冷后钢管管形和组织性能都达到了预定目标。“我们成功了!”大家激动得彻夜不眠,留下了喜悦的泪水!

  袁国他们一鼓作气,2018年,与宝钢科技人员合作建设的世界第一条无缝钢管控轧控冷生产线在山东烟台鲁宝钢管有限责任公司建成投产,产品质量与效果得到用户高度认可。

  言传身教,薪火相传。袁国说,导师王国栋院士给自己最深的影响就是对国家的责任担当、对专业的赤诚热爱和对创新求真的执著追求。

  “年轻人挑大梁,正是实验室创新的隐形利器。我们注重在生产实践中培养年轻人,注重实干、实绩、实效,鼓励年轻教师和学生在大项目中磨炼、摔打,有担当,快成长,在一线百炼成钢。”袁国表示。

  十年铸“箭” 向天图强

  凌晨,大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室依然灯火通明,正在运转的是青年科学家王博教授带领结构强度与轻量化设计团队自主研发的2500吨高精度拉压加载试验台。

  随着又一次大型结构实验成功后的欢呼,这支平均年龄38岁的年轻团队正在热烈讨论实验过程的细节问题。

  正是在这间实验室内,王博带领团队专注结构强度与轻量化设计领域14年。2016年,为我国首飞成功的新一代大型运载火箭长征五号结构减重645公斤。2019年,他们设计的全新结构方案,在前期基础上为长五B运载火箭进一步实现结构减重近500公斤,为火箭成功飞天发挥了重要作用。

  航天强国的核心在于航天装备,而轻量化是航天装备设计永恒的主题。

  早在2007年,师从程耿东院士的青年科学家王博便与航天结缘,他秉承老一辈大工人科研报国的志向,瞄准国家重大需求和学术前沿,以年轻科技工作者的定力与恒心,潜心研究火箭、导弹结构研制中的关键力学问题。

  在进入航天领域之初,王博就遇到一个棘手的问题。当时我国新一代大直径运载火箭长征五号运载能力低于预期,急需依靠结构减重才能达到目标。

  “火箭外壳的相对厚度甚至比鸡蛋壳还要薄,既要进行轻量化设计,又要能够保证巨大承载的安全可靠,这本身其实是一对矛盾问题。”王博回忆,当时更大的困难,是需要在经过反复论证的成熟方案上再做减重。

  “细致程度犹如绣花一样,我们和航天工程师一道,是一克一克减下来的。”王博带领团队从结构原理出发,创新结构形式,精细化结构设计,同时还要考虑制造的可行性。经过反复思考、模拟、运算……他们和航天工程师一起经过8年努力,终于成功为长征五号运载火箭实现结构减重645公斤,跨越式提升了我国弹箭体承力舱段的承载效率。

  他们的原理性设计,实现源头创新,达到了举一反三的目的,被写入我国3项航天行业标准,后期被应用到多个火箭结构当中,持续为我国航天事业发挥作用。

  凭借突出的科研成果,2015年王博入选教育部首批青年长江学者,2018年获得国家杰出青年科学基金支持。2020年,42岁的王博作为负责人的“结构强度与轻量化设计团队”入选国防科工局国防科技创新团队,相关学术成果通过2020年国家技术发明二等奖会议初评。

  “和航天工程师一起工作,是我们快速成长的关键。”王博继承了大工力学系老一辈力学家的深刻认识:“想要服务国家需求,就要置身需求一线,只有这样才能深刻理解需求中的关键问题,从而更好服务国家需求。”

  长征五号B运载火箭型号办公室发来的感谢信写道:“大连理工大学研发的航天新型轻质高承载结构及其高效优化设计技术,实现了箭体结构大幅减重,为保障火箭运载能力和多次关键技术攻关发挥了重要作用,长征五号B火箭首飞的成功发射凝聚着你们的智慧与奉献。”

  新闻来源 《中国青年报》2021年6月29日


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