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“借船出海”劲帆扬
——记材化学院10年“顶天立地”的学科发展之路
作者
霍萍
来源
工学周报
点击数
更新时间
2017-01-13

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在日前召开的“三海一核”办学特色体系化建设年终总结交流会上,材化学院院长曹殿学亮出的一组数字令人印象深刻:近5年,学院属于“三海一核”领域的科研项目60项,经费合计2.2亿元,占学院总经费的70%。ESI高被引论文约占SCI检索论文10%。而在今年的重头戏4个学科群论证建设中,学院更是交出了“10个团队拟进入18个研究中心,牵头1个中心,80%以上教师进入研究中心”的不俗成绩,成为支撑学院深度融入“三海一核”体系,形成通用学科特色优势方向“借船出海”的典型代表。

材化学院如何从10年前建院初期学科发展方向不明晰、游离于“三海一核”主体方向,到如今以“为船、为海、为核”为支点,在支撑“三海一核”主体学科中获得发展机遇,走上“顶天立地”的学科发展之路?

让我们从10年前,材化学院初建时讲起——

以基础铸魂,走可持续发展之路

基础研究是创新的源头。2006年,化工学院与原机电学院材料系整合,成立材化学院。时任院长张密林认识到“建设可持续发展的学院,就要踏踏实实做基础科研”。学院倡导教师,特别是青年教师,重点夯实基础研究,全面深入地认识学科内涵,引领前瞻性工程技术的发展。

学院以政策支持为杠杆,在经费上倾向基础科研,形成重视基础研究的学术氛围。自2005年开始,学校对材料和化工学科的平台建设、仪器设备大力支持,购买了x射线衍射仪等仪器设备,建设超轻材料与表面技术教育部重点实验室,积极引进人才,强力支撑学科发展。

数年苦练基础研究内功,材料和化工学科的学术水平与影响力渐渐撑开局面。2012至2013年间,材料学科、工程学科与化学学科相继进入ESI全球前1%,三学科全球排名位次逐年提升。

在2016年全球高引作者榜单中,船海化学电源研究团队曹殿学、王贵领两教授成为工程学领域全国186名高被引作者,这表明学院的基础研究水平与学术声誉具有较高世界影响力。

船海化学电源研究团队的“二次创业”始于学院成立之初的2006年。其前身是80年代,科研经费占全校经费一半的新能源研究所“303所”。2006年,这一学科方向处于低谷,各类成果一片空白。这其中有行业发展需求的因素,也有“重视基础研究不够,型号任务一停,团队迅速萎缩”的内因。团队负责人曹殿学带领团队重整旗鼓,从新材料基础理论做起,在碳燃料电池、锂电池等方向做基础研究,争取到各级自然科学基金支持,一点一点地做起来。为聚精会神搞基础研究,团队舍弃了积累不够的应用性研究。

学院在水下新能源的基础研究成果显著,在镁锂合金、熔盐电解、海水提铀等方向也全国领先。北京高能所、原子能研究院、中国物理研究院等科研院所纷纷派人来校学习交流。在熔盐电解方面,连续数年获国家自然科学基金支持。镁锂合金研究方面,团队共发表100多篇高水平论文,在世界100多个科研学术机构中数量排名第一。在无机功能材料、碳材料、发光材料等基础科研方面取得长足进展,成为学科发展的重要力量。

“材料和化工学科,作为偏向于基础的通用学科,基础研究的本色不能丢。”先后两任院长张密林和曹殿学一以贯之地坚持做强基础科研的学科发展理念。目前,学院的材料和化工学科,一半人员从事前沿基础研究探索,各团队也把融入学校的学科群研究中心建设,定位于做基础前瞻性研究,力保学科方向处于国际领先。

材料和化工学科长期坚持基础前瞻性研究,有力支撑高水平师资队伍建设。范壮军教授入选中组部科技部创新人才推进计划,杨飘萍、范壮军、高鹏、张涛入选教育部新世纪人才,拔尖人才不断涌现。

2013年,学院发展的分水岭——

以特色凝神,注入新的生机和活力

材料和化工属通用学科,国内很多高校都设有相应专业和学科。如何避免学科同质化,成为许多高校材料和化工学院思考的课题。从2013年起,学院认识到要紧密结合“三海一核”主体学科,走特色发展之路,努力谋求在海洋材料和核能等新能源方面形成特色,成为“三海一核”学科的重要支撑力量。

“一代材料催生一代装备,材料的发展能够引领和带动装备升级。”船海核领域装备制造离不开相关材料的应用。但在2009年之前,学院的材料学科与学校“三海一核”特色处于油水分离的脱节状态。2009年,出现转机,校领导认识到海洋新材料的发展对“三海一核”主体学科重要性,决定向该领域进军,引进刘连河教授、魏浩教授团队,论证成立海洋先进材料研究院。2011年“海先院”正式运行,成为学院向“三海一核”特色融入的先行军,起到示范和带动作用。

“海先院”结合国家海军装备减震降噪及轻量化技术、绿色船舶与节能减排的重大需求成立三个研究室,积极与船舶学院、动力学院、自动化学院、水声学院合作。开发的阻尼材料、防腐材料等,大量用于海军装备。“十二五”期间,承担高技术船舶方面的国家重大专项两项,与中船重工合作,在轻质材料研究方面承担国家军用关键原材料项目。

“海先院”的成功经验为其他团队拓展了融入“三海一核”学科方向的发展思路。学院多个团队主动与“三海一核”主体学科合作,为多年的基础研究积累寻求用武之地。

2013年是学院发展的一个分水岭。学院提出“立足基础,面向应用”的学科发展思路,鼓励已经积累成熟的基础研究方向,积极向应用研究、成果转化延伸。2014年,学院确立建设具有船海核特色的材料和化工学科发展定位,多个团队主动谋划融入“三海一核”学科特色,形成“可为而为之,不可为而谋之”的发展态势。引导科研“向海、向核、向新能源”领域发展,使学院在海洋材料、核材料与核化工、新能源等领域形成优势。

随着学院在行业内“三海一核”特色方向的影响力逐渐提升,更多产学研用单位愿意与学院联合进军船海核领域。学院将长期以来学校“三海一核”主体学科与行业内的“大院大所大厂”形成的良好合作,拓展到通用学科中,与中船重工、中海油、海军装备研究院、中集来福士等研究院所和企业开展合作;在核领域与中国核动力研究院、中科院高能物理所、中国原子能科研院、中国工程物理研究院等8家单位紧密合作。

学院多个团队主动谋划特色发展之路,在行业领域的话语权和影响力不断增强。姜风春教授团队牵头清华大学等单位积极进行2017年科技部“增材制造与激光制造”重大研发计划申报。

学院毕业的硕博生受到“三海一核”行业领域欢迎。学院在2014版本科生人才培养方案中,通过与“三海一核”主体学科专业打通、交叉培养,强化“三海一核”人才培养特色。

2016,特色体系化建设再启航——

以需求牵引,顶天立地、借船出海

当今社会把新材料、新能源等作为新技术革命的重要标志,发展船海工程制造业是实现海洋强国的重要途径,而先进海洋材料是发展我国船舶和海洋工程装备的基础。未来将是我国发展船舶及海洋工程的大好时机,也为学院发展海洋材料提供了前所未有的机遇。

王君教授认为,学校去年开展的“三海一核”办学特色体系化建设年以及船舶与海洋、舰船动力、海洋信息、核科学与技术4个学科群建设,为材料和化工等通用学科搭建了“借船出海”的平台,为通用学科融入“三海一核”学科群建设找到很多结合点。他认为,通用学科应主动谋划参与,抓住发展机遇,积极与“三海一核”主体学科融合,找到服务的贡献点,既要做前沿性探索研究,又要做服务行业特色的应用研究,打造“顶天立地”全链条式的学科方向。

瞄准国家需求,与“三海一核”办学特色结合,学院多个科研团队主动出击、积极谋划,深入到行业部门寻求项目合作。

乔英杰教授团队在今年国家重点研发计划首次设立的材料基因组计划项目中,牵头联合清华大学等5家单位,共同申报“十三五”国家重点研发计划“先进核燃料包壳的材料基因组多尺度软件设计开发和应用示范”项目获批立项。结合《中国制造2025》先进制造技术对增材技术的需求,姜风春教授牵头论证成立船舶先进材料研究中心,中心包括船舶学院、动力学院、机电学院、材化学院等多个团队。

轻量化材料、增材制造在国外目前主要应用于航空航天领域。姜风春团队针对学校“三海一核”特色,将轻量化材料应用于船海领域,满足海洋船舶新材料耐腐蚀、高阻尼、耐高温需求。在增材制造技术方面,支撑动力学院郑洪涛团队论证的两机专项重大研发计划,在内燃机、燃气轮机叶片制造中开发了新型声电耦合精细加工技术。该团队还与蛟龙号总设计单位702所等单位合作,计划将增材制造技术应用在大潜深航行器领域,实现海洋工程装备的快速抢修、快速安装。

针对中国目前有近两万吨核废料亟待处理,张密林教授团队将在熔盐电解方面10年的基础研究积累,应用于核乏燃料后处理。张密林、王君教授团队将海水提铀基础研究方向与应用研究结合,已在初步海试中获得相当可观的基础数据。

表面技术在国防、制造领域尤其是海洋装备方面具有重要应用价值和巨大应用潜力。金国教授团队近年来,不断凝练基础研究方向,将研究成果与学校“三海一核”主体学科结合,尤其是船用关键部件的表面强化、可靠性提升及应急维修保障方面取得了一定理论成果及技术积累。在今年学校组织的两机专项申报中,团队积极参与,通过参加郑洪涛教授牵头组织的专题论证,将表面技术与船用燃机更紧密地结合起来,为团队确立了较长远的发展方向。

潜虽伏矣,亦孔之昭。“借船出海”、主动谋划,经过10年发展,材化学院从以基础研究为重心到“立足基础,面向应用”即“顶天立地”的学科发展目标,再到面向“十三五”确立建设具有船、海、核特色的材料和化工学科的发展目标,学院以学校4个学科群建设为契机“借船出海”,上顶学术前沿之天,下立特色应用之地,以“顶天”为保障,以“立地”为天职,让材料和化工学科打上了鲜明的“三海一核”烙印,获得了强劲的发展势头,彰显了通用学科对“三海一核”主体学科的支撑作用。

文章录入:B_lijiaheng 责任编辑:小飞

审核:小飞
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