188比分○矢志創新攻堅 推動科技進步

admin 2020-01-20 發布

摘要:  郭東明院士在研究高性能零件加工工藝?! 〈筮B理工大學供圖   一線鉆井工作人員正在研究現場鉆探情況?! ≈袊S凸﹫D   國家科技進步獎創新團隊獲得者大連理工大學高性能精密制造創新團隊——  “高性能”團隊這樣煉成  本報記者 谷業凱  2020年年初,郭東明院士領銜的大連

  郭東明院士在研究高性能零件加工工藝。
  大連理工大學供圖

  一線鉆井工作人員正在研究現場鉆探情況。
  中國海油供圖

  國家科技進步獎創新團隊獲得者大連理工大學高性能精密制造創新團隊——

  “高性能”團隊這樣煉成

  本報記者 谷業凱

  2020年年初,188比分○郭東明院士領銜的大連理工大學高性能精密制造創新團隊榮獲國家科技進步獎,成為2019年度唯一獲此殊榮的創新團隊。剛領完獎,團隊成員們就立刻趕回了學校,籌備學術研討會,所有40周歲以下的成員都要在會上匯報研究情況,進行討論交流。

  這樣的研討會已持續多年。這支在大連理工大學機械制造教研室基礎上組建起來的科研團隊,面向高端裝備的高性能精密制造需求和挑戰,接力攻關20多年,提出并系統研究了高性能精密制造的基礎理論和關鍵技術,解決了一批高端裝備研制和批產中的高性能精密制造難題,成果廣泛應用于近200家企業和科研院所,取得顯著的經濟和社會效益。

  最近,記者來到他們中間,探尋這支“高性能”團隊是如何煉成的。

  聚焦主線,持續做“貫通式”的研究

  一個零件,按要求加工到設計尺寸,就能正常使用嗎?這個問題曾長期困擾著我國科研人員,制約著我國制造技術變革和高端裝備制造。

  1997年,郭東明院士開展研究時發現,對于性能要求特別高的一類零件,僅依據幾何尺寸加工,性能往往無法達到要求,而通過手工反復修整加工的“試湊”方法,既非最優,也不科學。

  在機械工程領域,從航空器、輪船到高鐵、汽車以及重大工程的成套設備,零件形狀多樣、材料構成復雜,它們需要在高溫、強冷、輻射等超常工況下運行,對性能的要求極高。因此,直接加工出僅符合幾何精度要求的零件,存在著廢品率高、效率低,尤其性能指標難以保證等突出問題。

  “有些零件材料會存在一些難以克服的非均勻性,即使按照加工尺寸做到‘準確’,使用中的性能還是會差一點?!眻F隊成員、大連理工大學機械工程學院院長王永青教授提到的這“一點”,正是團隊20多年來持續發力的方向。

  “裝備制造已經從以往的以幾何精度要求為主,躍升為以性能要求為主和性能與幾何、材料并重的高端裝備和產品制造,這也是國際制造業競爭的制高點?!惫鶘|明敏銳地意識到,高端裝備性能指標的要求越高,高性能零件的制造問題就越突出。由此,他提出了“高性能精密制造”的理念。

  “我們這個團隊是自然形成,慢慢匯聚起來的?!蓖跤狼?002年加入時,團隊只有六七位成員,有的來自其他院系,有的來自兄弟院校。在他看來,能把大家聚到一起的,除了所承擔的課題項目外,更重要的是一個相同的目標?!拔覀冇龅降睦щy靠常規制造無法突破,這其中蘊藏著科學問題,靠引進或模仿是根本解決不了的!”

  從無到有,需要第一個“吃螃蟹”的人。郭東明帶領著團隊面向國家需求,針對高端裝備制造中關鍵技術和瓶頸問題,開始了全新的基礎理論、制造技術和裝備的系統研究。

  困難大、問題多、沒有現成東西做參考……但團隊始終堅信“辦法總比困難多”,經過多年攻關,他們先后研究出高性能硬脆材料復雜曲面零件精密制造理論與方法、高性能樹脂基碳纖維復合材料高質高效加工理論與技術等一批具有代表性的創新成果,高性能精密制造這條路也越走越寬闊。

  “有些高性能復雜曲面零部件好比近視鏡片,通過不同于傳統的加工測量技術,才能將鏡片的透光均勻性能和聚焦性能提升到最佳……”這是多年前郭東明打過的一個比方?!熬劢埂币渤蔀檫@支團隊的深刻烙印。他們持續“聚焦”研究主線,用“板凳甘坐十年冷”的勁頭,從應用基礎研究出發,從機理上找出問題根源,再從工程實踐中提煉出解決共性問題的方法。這種研發路徑被他們稱為“貫通式”研究。

  不同學科間交叉融合、取長補短,氛圍好、能干事

  “博士都畢業了,還要去修本科生的課,后悔嗎?”在大連理工大學高性能精密制造創新團隊中,像周平這樣“半路出家”的不在少數。如今已是大連理工大學機械工程學院教授的周平,曾用4個學期的時間,從頭到尾把機械制造基礎、機械設計這些本科課程聽了一遍。這一切,源自他的一次選擇。 

  周平是力學專業博士,研究生期間曾參與過高性能精密制造項目。畢業后,當郭東明拋來“橄欖枝”,他多少還是有些猶豫:“轉到這邊,意味著原來的方向要全部放棄,一切都要重新開始?!弊罱K,郭東明的一席話打消了他的顧慮:“面向將來,機械加工和力學一定要緊密結合?!?/p>

  “融合”是這支團隊的一個鮮明特色。經過多年發展,團隊形成了高性能復雜曲面零件精密制造、難加工材料復雜構件精密加工、超高精度表面和功能性表面層零件制造、高性能制造的建模與測量等4個優勢突出的研究方向,匯集了不少來自物理、材料等專業的交叉學科人才。

  王永青介紹,團隊中每一個大方向下還有若干小方向,每個方向上有不同層次的學術帶頭人?!凹扔姓w規劃,又給予科研人員充分的自由度,鼓勵他們去新的研究領域‘開枝散葉’?!?/p>

  多年來,這支團隊研究能力持續增強,不同學科間的學術思想交叉融合,團隊效應明顯:在團隊35位老師中,40歲以下、40至50歲、50歲以上科研人員比例基本保持在1∶1∶1左右,年齡結構合理,團隊培養的研究生規模穩定在300人左右。多年來,團隊一直堅持“來去自由”,可是人才隊伍一直保持著極高的穩定性,“氛圍好、能干事”也吸引著更多的“新鮮血液”充實進來。

  像精密裝備一樣相互扶持,緊緊“咬合”在一起

  郭東明院士很關心年輕人的成長?!绊椖孔鐾攴知劷饡r,郭老師總是主動要求拿得最少,說年輕人要買房子,比他更需要用錢?!贝筮B理工大學機械工程學院副院長劉巍說,“郭老師不止一次說過,他很得意的一件事,就是團隊成員從沒有因為利益糾葛,跑到他那里去‘告狀’?!?/p>

  這種先人后己、淡泊名利的風氣,不僅事關團隊氛圍,更決定了團隊的長遠發展。團隊曾接過一個項目,收入十分可觀,但創造性相對有限,郭東明馬上叫停。有人不理解,他只問了兩個問題:“錢是掙到了,可研究怎么辦?學生誰來管?”直至今日,這支團隊成員沒有一人創辦企業?!安婚_公司不是要求,也不是說開公司一定不好,但是回過頭來看,這更能讓我們心無旁騖地把研究做好?!蓖跤狼嗾f。

  熟悉這支團隊的人,對于他們從事科研的執著精神無不欽佩。為了做課題,他們經常一干就是大半夜,忙起來能到凌晨四五點。

  這支團隊中,幾乎沒有主力、替補之分,無論誰沖上去都能獨當一面。團隊成員們在相互扶持中,形成了強大的凝聚力,就像精密的裝備一樣,緊緊地“咬合”在一起?!坝腥艘鋈ピL學交流,盡可放心,學生一定有人帶,項目一定有人管?!眲⑽≌f。

  剛滿40歲的周平,非常重視團隊學術研討會上的“答辯”。即使已經身為教授,有了自己的學生,他還是會花很多心思做準備,“這樣的機會很難得,是大家一起幫著我把研究思路好好地理個清楚?!?/p>

  

  國家科技進步獎一等獎獲得者謝玉洪——

  打破常規找氣田

  本報記者 劉詩瑤

  我國西部地區是天然氣的主要生產基地,東部地區卻是天然氣的主要消費市場。東部地區會有大型天然氣田嗎?為了保障能源安全,同時滿足東部地區改善空氣質量的環保要求,勘探人員不遺余力地為環渤海灣經濟圈尋找這一清潔能源。

  率先取得重大突破的是中國海洋石油集團有限公司(以下簡稱中國海油),由他們主持完成并獲得2019年度國家科技進步獎一等獎的“渤海灣盆地深層大型整裝凝析氣田勘探理論技術與重大發現”科研成果,指導發現了全球最大的太古界變質巖潛山凝析氣田——渤中19—6大型凝析氣田,有望撬動渤海灣盆地4.5萬億立方米天然氣地質資源量的勘探,使得渤海迎來大規模既有油又有氣的新局面。

  此前,經過60年的勘探,渤海灣盆地從未發現過任何大型天然氣田,世界上類似的盆地也沒有發現過大氣田。渤海灣盆地是斷裂異常發育的盆地,就像“摔碎的盤子還被踩了幾腳”,不利于天然氣聚集和保存。在以前的觀念里,渤海灣盆地是一個典型的湖相烴源巖富油型盆地,很難大規模生成天然氣,淺層構造破碎,深層碎屑巖致密。深層潛山究竟是否存在優質儲層?如何實現深層潛山高效勘探?勘探人員面臨著一系列復雜的科學和工程難題。

  歷經數年奮斗,中國海油的勘探團隊打破了渤海灣“富油貧氣”的傳統認識,通過產學研一體化聯合攻關方式,取得了5項理論技術創新。據項目第一完成人、中國海油總地質師謝玉洪介紹,在這種油型盆地找大氣田的理論,推動了石油地質學的發展。依靠海上小纜距高密度潛山地震勘探一體化技術和海上深層潛山高效鉆井技術,中國海油實現了5000米當量井深鉆井周期由119天降至最短45天,創造了我國海上鉆井新紀錄。

  謝玉洪說,這其中經歷了諸多曲折。就拿“成儲”模式研究來說,一般認為,潛山儲層普遍發育在潛山“頭皮”以下的300米之內,對天然氣藏而言儲集空間太少了,若以傳統觀點推算,渤中19—6氣田的規??赡懿蛔?00億立方米。經勘探團隊對“構造—巖性—流體”等持續研究,決定向潛山更深層領域進軍,但又面臨工程上成倍增加的鉆探風險和挑戰??碧綀F隊沒有放棄,通過創新技術,加深鉆探,在進入潛山約1000米后完鉆,一舉確定了渤中19—6數千億立方米凝析氣田的儲量規模。

  勘探團隊成員們還記得,有一段時間,低效的鉆探造成了很大的麻煩。一口井打了4個多月,花費數億元,這樣繼續下去,勘探成本實在太高。為了打好這些井,勘探團隊積極開展鉆井提速技術攻關,研發了新型提速工具等。最終深層潛山勘探評價鉆井提效60%,成果斐然。

  “在渤海灣盆地成功發現千億立方米大型凝析氣田,實現了超級油型盆地找大氣田的歷史性跨越,這一科研成果形成的勘探理論技術也為全球富油型裂谷盆地尋找大型凝析氣田提供了可復制、可推廣的理論與技術,貢獻了中國方案?!敝x玉洪說。

  

  國家科技進步獎一等獎獲得者李晉閩——

  攻關照明技術

  節能效果顯著

  本報記者 吳月輝

  人們一度設想,如果能在照明領域發展出更高光效的光源,將會節省更多能源,從而對環境保護、可持續發展作出積極貢獻。于是,以半導體發光二極管(簡稱LED)為核心器件的半導體照明技術應運而生。LED具有高光效且長壽命,電光轉換效率是熒光燈的5倍、白熾燈的20倍。此次獲得2019年度國家科技進步獎一等獎的“高光效長壽命半導體照明關鍵技術與產業化”項目,就是在LED領域取得了顯著突破,項目第一完成人,是中國科學院半導體研究所研究員李晉閩。

  本世紀初,世界一些發達國家圍繞LED研制,展開了激烈的技術競賽。2003年,我國首次提出發展半導體照明計劃,啟動“國家半導體照明工程”。那時,國內半導體照明產品面臨電光轉化效率低,長期工作可靠性差等問題?!爱敃r,LED的光效與普通白熾燈的光效接近。如果要把LED燈發展為照明燈,LED光效就需要提高8倍?!背?倍的目標,李晉閩帶領團隊踏上了協力創新、刻苦攻關的道路。

  科研道路并不總是一帆風順。大量枯燥繁復的實驗,反復嘗試后的失敗,他們在一條無人走過的路上尋找光亮。最終,團隊取得了耀眼成果——“十一五”結束時,團隊的產業化大功率LED芯片光效已經超過當初6倍以上。此后,團隊再接再厲,創造出新的紀錄。目前,已成功研制高光效LED芯片并實現全球最大規模量產,達到同類技術下的國際領先水平?!皩嶋H上,LED光效早已超過了當初設定的8倍目標,甚至跨越了16倍的距離?!崩顣x閩說。

  除了光效之外,可靠性也需要考慮。只有生產出高可靠的LED器件,才能為實現半導體照明產品的長壽命提供保障。為此,團隊發明了一系列技術來提升LED的壽命。目前,基于團隊成果的LED封裝器件,經過85攝氏度、6000小時的可靠性測試后,光衰小于2%,光電性能可靠性得到大幅提高。

  項目成果也實現了大規模產業化推廣,節能減排效果顯著。項目實施還帶動了我國半導體照明產業迅速發展,LED芯片市場份額居全球首位。我國的照明產品已出口至發達國家和地區,支撐我國成為全球最大的半導體照明生產、消費和出口國?!澳壳?,我國已有近50%的傳統光源被LED產品所取代,每年累計實現節電約2800億千瓦時,相當于3個三峽水利工程的發電量?!崩顣x閩說,按需照明、智慧照明、超越照明將是半導體照明產業未來發展的重要趨勢,前景十分廣闊。


  《 人民日報 》( 2020年01月20日 19 版)

(責編:白宇、岳弘彬)

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