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《重庆日报》:一个研究“镁” 一个研究“风” 重庆大学再增2名中国工程院院士

日期 : 2017-11-28
摘要
11月28日的《重庆日报》头版导读并在第九版用近整版的篇幅头条报道重庆大学新增两名院士,现将原文转发,以飨读者。

一个研究“镁” 一个研究“风”重庆大学再增2名中国工程院院士

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(记者 李星婷 申晓佳)11月27日上午,中国工程院公布2017年院士增选结果。重庆大学材料学院的潘复生当选化工、冶金与材料工程学部院士,成为2003年以来我市首名新增的中国工程院院士。此外,重庆大学土木工程学院的田村幸雄当选中国工程院外籍院士。

据了解,中国工程院2017年院士增选工作于年初正式启动,通过中国科协组织学术团体提名和院士提名两条途径,共提名了533名有效候选人。在召开两轮评审和选举会议后,并经各学部选举和全院全体院士大会终选等程序,最终选举产生了67位新当选院士。

由重庆大学提供的信息显示,出生于1962年的潘复生是重庆大学材料学国家重点学科负责人,博士生导师。他同时也是教育部“轻金属”创新团队负责人,重庆大学轻金属研究院院长,国家镁合金材料工程技术研究中心主任,重庆市科学技术研究院院长,重庆市科协副主席,日本千叶大学客座科学家,英国玛丽皇后学院访问教授,澳大利亚昆士兰大学荣誉教授,俄罗斯矿业科学院院士,亚太材料科学院院士。

潘复生专长镁合金、铝合金、工具钢、冶金铸轧技术、冶金熔体纯净化技术等方面的研究和应用,特别是在镁合金方面成就显著,是国际著名镁合金科学家和知名铝合金专家。他在重庆大学建立了国家镁合金材料工程技术研究中心,组建了一支在国际上有重要影响的科研团队。

20多年来,潘复生教授和他的团队重点致力于解决镁合金材料塑性差、加工成形难、纯净度低等关键难题,承担并完成了一批重要的国家级项目和多个重要的国际合作项目,在高塑性镁合金、先进成形加工技术和深度纯净化等领域取得重要创新成果,为我国镁科学技术与产业的发展壮大和走向世界做出了重要贡献。

27日,中国工程院外籍院士增选结果同步产生,本次增选共有包括比尔·盖茨在内的18位外籍专家当选为中国工程院外籍院士。其中,重庆大学田村幸雄当选外籍院士。

来自日本的田村幸雄受聘于国家外专千人计划,目前是重庆大学土木工程学院教授,同时也是日本学术会议委员、日本工程院院士、印度工程院院士、欧洲科学院院士。

田村幸雄长期致力于结构风工程研究,其突出学术成就和贡献主要集中在建筑结构风荷载的数学模型、量化和分析,为实现合理的建筑结构抗风设计做出了创造性贡献,是建筑结构抗风研究和应用领域的国际著名专家。

田村幸雄与中国有长期稳定的合作关系,参与了多项包括中日重大国际合作项目在内的科研项目,并担任国内15所大学的名誉教授、顾问教授、客座教授,与国内科研人员的合作成果丰富,发表了大量高水平SCI论文,显著推动并引导了我国风工程研究的发展。

 潘复生的“镁”梦:让人们生活更美好

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潘复生 (重庆大学供图)

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 在重庆国际博览中心,观展者正在围观一全铝合金车体框架,它比传统钢板车身降重25%。记者 张锦辉 摄

镁合金,源于镁矿,用它制成的产品可在日常生活广泛应用。而对于刚当选中国工程院院士的潘复生来说,镁合金是他的主要研究方向之一,也是他最想推广和研发产品的新材料。

矢志不渝,投身镁合金研究20多年

早在20多年前,潘复生就有一个让更多人知道镁,让镁合金为更多人的生活服务的“镁”梦。

镁好在哪里?潘复生的同事告诉重庆日报记者,全球镁矿资源丰富,储量仅次于铝和铁。而我国镁矿资源世界第一,镁合金的推广应用有利于缓解全球铁铝矿资源的短缺问题。

不仅如此,镁合金性能潜力大,具有密度低、比强度(即材料的抗拉强度与材料密度之比)高、减振和散热性能好、屏蔽电磁辐射能力强、生物相容性优良、环境友好等优异特性,在轻量化和节能减排成为全球大趋势的情况下,镁合金的推广应用又可以大幅度降低能耗和排放,节能减排效益十分显著,对改善环境质量意义重大。

如今,镁合金的研究和应用已上升为国家战略。

但在20多年前,除了烟花,人们几乎看不到镁产品。师昌绪、左铁镛、李依依等院士向中央有关部门写信,呼吁国家要重视镁合金产业的发展。

正因这些前辈科学家的高度关注和重视,我国一批科技工作者开始了他们为之奋斗的“镁”事业,潘复生就在其中。

多年来,潘复生经常对学生和同行谈到:一是让镁合金尽快成为仅次于钢和铝的第三大基本金属材料,成为产量超千万吨的新材料产业,为社会提供必不可少的新型金属材料;二是尽快让镁合金为中国制造业“减重”,提升生活质量,成为大家每天都无法离开的产品。

镁合金产品真有这么好?国家镁合金中心的专家为重庆日报记者描绘了这样的情景:

将来某天,早上,我们被装有镁电池的闹钟按时叫醒,拿起镁合金材质的手机,用镁合金杯子喝水,再用镁合金餐具吃早饭。

吃完早饭,我们打开镁系材料制成的防火隔音门,走到车库,打开镁合金车门,坐上镁合金座椅,手握镁合金方向盘;汽车仪表盘、中控支架等全部是镁合金产品。到了办公室,办公桌、计算机也都是镁合金产品。

“到时候,人们会发现车子遇到路面不平时晃动没那么厉害了,计算机变得更轻薄,机箱长时间工作后也没那么烫。”潘复生的助手王敬丰教授说,镁合金产品不仅轻便,而且减震性能比钢产品高几倍、比铝合金产品高几十倍。此外,它的散热性能良好,还能屏蔽电磁辐射。

事实上,镁合金已走入了日常生活,并且已在导弹、卫星等领域实现了成功应用。20多年来,潘复生始终是这项新材料产业工程的主要推动者之一,作出了许多贡献。

不畏艰辛,开发多项国际领先技术

然而,世界上没有完美的材料。镁有天然的优点,但也有本质的缺点。镁具有六方晶体结构,它特有的原子排列方式严重影响塑性,导致工程应用范围窄、产品成品率低、制备加工成本极高。此外,镁还极易氧化,导致纯净度低、耐蚀性差、强塑性不平衡。不突破这项技术瓶颈,镁合金产品的推广应用就不可能实现。

为了解决这些关键技术瓶颈,潘复生和他的团队20多年如一日攻克难关。

攻关靠什么?潘复生认为首先是勤奋和踏实。

团队成员都说,潘复生常常是实验室走得最晚的一个人。晚上12点离开实验室,对他而言都是一种奢侈。20多年来,潘复生始终追随着心底的科学梦,攻克着一个又一个难关。

“固溶强化增塑”是他们重要突破之一。固溶强化会降低塑性,这是金属材料中的一般规律。而潘复生想做的,就是要突破这一般规律,在固溶强化的同时提高塑性。从特定原子固溶会对不同滑移系的滑移阻力产生不同影响的基础上,潘复生创造性地提出了“固溶强化增塑”的合金设计新思路。

按照这种思路,配合长程有序相、纯净度和晶粒度的的控制,潘复生和他的团队成功开发了一批高塑性高性能新型镁合金,在国际上产生了重要影响。其中,10余种新开发的镁合金已成为国家牌号合金,多个新型镁合金作为国际标准牌号正在国际标准组织网站上公示。

他们的另一个重要突破是“无溶剂自纯化”。

在材料领域,镁合金的高纯度是国内外镁合金行业追求的重要目标之一。但镁合金容易氧化,夹杂物多,杂质含量高,夹杂物密度和熔体密度差异小,使得高纯化难度极大。

对此,潘复生和他的团队完全突破了传统的熔剂纯化的工艺思路,开发了无熔剂自纯化的新技术工艺。成果应用后部分镁合金中的杂质铁含量可以降低到5ppm(百万分比浓度)以下,达到世界领先水平,可以显著改善镁合金的力学性能和耐蚀性能。

此外,他们还融合化学、材料和冶金等多个学科,开发出“化合物相变细化”技术,开拓了化合物细化的新途径。

传统工艺中,粗大初生化合物的细化必须通过锻造、轧制等变形来实现,成本高并且效果不理想,对铸造产品则无法使用。潘复生和他的团队通过亚稳化合物的形成和控制,把亚稳化合物的相变作为细化途径,完全突破了传统工艺成本高、效果差的瓶颈,部分合金中细化后的化合物尺寸可达微米级至纳米级,大幅度改善了材料加工性能和力学性能。并且,这项新技术不仅适用于变形产品,也适合于铸造产品。

在镁合金领域,潘复生在“非对称加工技术”等方面的突破也引起了国际上的高度关注,被国际镁协评为工艺创新奖。

吸引人才,打造国际化团队和平台

科研不能“单打独斗”,创新更需要国际一流的团队。

潘复生曾在英国牛津大学、德国斯图加特大学、澳大利亚昆士兰大学等国际著名高校留学和工作,他深深体会到建设一支国际一流团队的重要性。

团队中,成员大部分是留学英、美、德、日、澳、法等国家的优秀留学归国人员。

创新有了团队,还不能缺平台。为了推进镁合金的科研和应用,潘复生组织建立了国家镁合金工程中心。该中心现已成为世界上最大的镁合金研究机构,也是国内外科研实力最强的轻合金研究平台之一。每年,都有国际知名的镁合金科学家主动要求到重庆大学和重庆市科学技术研究院开展工作。

不仅如此,潘复生还组织重庆大学、重庆市科学技术研究院、重庆博奥镁业、万盛镁合金产业园等单位组建的国家镁合金产业基地,实现了“产学研用”的无缝链接。目前,该基地已成为世界上最有影响的镁合金产业基地之一,有力推动了镁合金产品在汽车等领域的大规模应用。

20多年来,在潘复生和国内同行的共同努力下,中国的“镁梦”走上了世界舞台。他的助手蒋斌教授介绍,如今,中国已成为世界镁产业大国和镁合金大国,国家镁合金工程中心在推动镁合金产业的发展中起着举足轻重的作用。

与此同时,潘复生的科研成就也获得了国际认可。他曾连续担任4届国际镁合金大会主席,并应邀担任欧洲材料大会的合作主席和世界材料峰会圆桌会议主席,还兼任了Elsevier出版社《镁合金学报》国际刊物主编。

2016年,经过德、英、日、法等多个会员国投票,潘复生正式担任ISO国际标准化组织镁及镁合金技术委员会主席,任期6年,这也意味着该组织对中国镁合金产业地位的高度认可。

如今,创新与探索的科研之路还在继续。潘复生表示,下一步,他将带领团队继续攻坚克难,进一步推广镁材料和镁合金产品,让人们的生活更加美好。

田村来重庆:主要是事业吸引人

记者 吴刚 

田村幸雄  (重庆大学供图)

风力发电机的叶片,最大能做到多大?

重庆本地的一家企业,给出的答案是140米。这家企业刚刚推出了目前全球直径最大的3兆瓦陆上风电机组,它的叶片转起来,差不多能覆盖一个足球场。

不过,目前大多数风力发电装备,在抗击台风和地震等自然灾害方面,均显能力不足,容易损坏,修复的成本很高,严重影响了能源产出和投资效率。

重庆大学在建的风工程·风环境·风资源研究中心,凭借其耗资6000万元的风洞实验室,以及全球先进的风荷载、阻尼数据库,有望破解上述难题。该项目的发起者之一,正是刚刚当选中国工程院外籍院士的日籍科学家田村幸雄。

田村为啥来重庆?话还要从头说起。

风是如何摧毁建筑物的,多大的风力带来多大的损失?本世纪初,日本东京工艺大学教授田村,通过多次实验建立了风荷载数据库,并根据数据建立数学模型,找到了风力和建筑物损坏程度之间的量化关系。

风对建筑物的破坏,通常从掀翻屋盖开始。城市化快速推进的中国,到处是拥有大型屋盖的建筑,它们都需要防风减灾的技术方案。2014年,刚刚退休的田村,应邀来到北京交通大学。结合该校教授杨庆山在该方面近20年的积累,共同发展并完善了该理论在大跨空间结构中的应用,找到了建筑物抗击风力的结构设计方法,并成功应用于沈阳南站、厦门高崎国际机场T4航站楼、云南科技馆等重大工程。

此后,杨庆山教授联合有关单位主持编制了建筑物抗风减灾的相关技术规范。给建筑物作抗风减灾的结构设计,由此成为建筑工程领域一门细分的业务。不过,田村和杨庆山两人都认为,这套理论还有更大的实践空间,尤其是中国国内频繁受到大风损坏的风力发电装备,需要在增强抗风能力和提供风力发电效率方面,做技术优化。

包括风力发电在内的新能源,是重庆十大战略性新兴产业之一。2017年1月,杨庆山来到重庆大学,担任土木工程学院院长。在他的引荐下,田村来到重庆大学。同年7月,风工程·风环境·风资源研究中心项目启动。

“事业吸引人,”杨庆山的博士后、和田村打了多年交道的刘敏说,重庆提供的科研条件,以及产业实践的空间,吸引了田村来到重庆。


原文链接:http://www.cqrb.cn/html/cqrb/2017-11/28/009/content_187265.htm


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