勇做科技自立自強(qiáng)的“先進(jìn)結(jié)構(gòu)”
——北理工先進(jìn)結(jié)構(gòu)技術(shù)研究院建設(shè)側(cè)記
發(fā)布日期：2021-12-29 供稿：黨委宣傳部 徐夢(mèng)姍 攝影：黨委宣傳部 段煉 聶軍銳,、部分來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
編輯：吳楠 審核：藺偉,、楊亞政 閱讀次數(shù)：【編者按】2021年是中國(guó)共產(chǎn)黨成立100周年,，是實(shí)施“十四五”規(guī)劃,、開(kāi)啟全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家新征程的第一年,。在全黨開(kāi)展黨史學(xué)習(xí)教育之際,，黨委宣傳部特別推出“永遠(yuǎn)跟黨走,、奮進(jìn)新征程”專題報(bào)道,，全面展現(xiàn)學(xué)校加強(qiáng)黨的領(lǐng)導(dǎo)黨的建設(shè)取得的成績(jī),，生動(dòng)講好北理工人的奮斗故事，廣泛凝聚學(xué)校事業(yè)發(fā)展的磅礴力量,，以優(yōu)異成績(jī)迎接中國(guó)共產(chǎn)黨百年華誕,。
高水平研究型大學(xué)要把發(fā)展科技第一生產(chǎn)力,、培養(yǎng)人才第一資源、增強(qiáng)創(chuàng)新第一動(dòng)力更好結(jié)合起來(lái),，發(fā)揮基礎(chǔ)研究深厚,、學(xué)科交叉融合的優(yōu)勢(shì)，成為基礎(chǔ)研究的主力軍和重大科技突破的生力軍,。
——摘選自習(xí)近平總書(shū)記在兩院院士大會(huì),、中國(guó)科協(xié)第十次全國(guó)代表大會(huì)上的講話
先進(jìn)結(jié)構(gòu)研究院實(shí)驗(yàn)樓
“學(xué)校成立先進(jìn)結(jié)構(gòu)技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱‘研究院’）的目的很簡(jiǎn)單,，國(guó)家需要什么,，我們就去竭力解決什么?！?span style="text-indent:2em">提及建設(shè)初衷,，北京理工大學(xué)校長(zhǎng)助理、研究院院長(zhǎng),、黨委書(shū)記楊亞政說(shuō)道,。簡(jiǎn)單樸素的話語(yǔ)背后，是北理工人矢志強(qiáng)國(guó),、為國(guó)鑄劍的使命擔(dān)當(dāng),。
2015年，學(xué)校力邀材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)領(lǐng)域?qū)＜?、中?guó)科學(xué)院院士方岱寧到校工作,，領(lǐng)銜建設(shè)先進(jìn)結(jié)構(gòu)技術(shù)研究院,。研究院面向國(guó)家重大需求和世界科技前沿超前布局,，發(fā)揮基礎(chǔ)研究深厚、學(xué)科交叉融合的優(yōu)勢(shì),，建立先進(jìn)結(jié)構(gòu)技術(shù)的新設(shè)計(jì)理論,、新概念、新工藝,、新實(shí)驗(yàn)手段與表征方法,，解決重大需求領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。
經(jīng)過(guò)六年的發(fā)展建設(shè),，研究院現(xiàn)有教師70余人,、300多名學(xué)生，匯聚了一支跨學(xué)科,、多領(lǐng)域的高質(zhì)量人才隊(duì)伍,，形成了兩校區(qū)占地6000平米的布局規(guī)模，建設(shè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和10個(gè)行業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,，擁有投入近1.4億元的國(guó)際高水平科研儀器設(shè)備,，為學(xué)校人才培養(yǎng),、科學(xué)研究、學(xué)科建設(shè)等工作提供了強(qiáng)勁動(dòng)力,。
“減重量”+“承更重”,，面向科技前沿不斷突破
先進(jìn)結(jié)構(gòu)技術(shù)研究院外部標(biāo)識(shí)牌
在北京理工大學(xué)良鄉(xiāng)校區(qū)先進(jìn)結(jié)構(gòu)研究院實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)，一個(gè)個(gè)看似簡(jiǎn)單普通的結(jié)構(gòu)件擺放在一樓的展廳中,。其實(shí),，在每一個(gè)普通外表的背后,，都有著不平凡的貢獻(xiàn),。“別看這物件看著普通，卻在國(guó)家重大需求中立下過(guò)大‘功勞’,！擺在最中間的這個(gè)筒體是一些大型設(shè)備的主承力結(jié)構(gòu)。相較于之前的結(jié)構(gòu),，其自身重量減少了40%,，卻可以承受50余噸的軸壓?！毖芯吭焊痹洪L(zhǎng)李營(yíng)介紹道,。
一般來(lái)說(shuō),，要提升零部件的性能和指標(biāo),，大多會(huì)選擇使用新型材料來(lái)改進(jìn)整體結(jié)構(gòu)性能,。但是研究院的老師們卻“反其道而行之”,，他們以先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為突破口，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和改善,，來(lái)改進(jìn)結(jié)構(gòu)性能,。“現(xiàn)代科技高端設(shè)備結(jié)構(gòu)正向著輕量化、集成化,、復(fù)合化,、功能化,、智能化,、柔性化、仿生化等方向發(fā)展,。先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的研究應(yīng)用是推動(dòng)重大需求領(lǐng)域設(shè)備跨代提升的關(guān)鍵技術(shù)保障,。”研究院名譽(yù)院長(zhǎng)方岱寧院士談道。
面向國(guó)家建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo),，研究院著力加強(qiáng)基礎(chǔ)前沿探索和關(guān)鍵技術(shù)突破，立足先進(jìn)結(jié)構(gòu)研究,，全力攻堅(jiān)現(xiàn)代高端裝備的前沿基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題與重大工程技術(shù)問(wèn)題,。2016年，研究院獲批建設(shè)“輕量化多功能復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”,。
除了為飛機(jī),、火箭等研發(fā)輕量化部件，滿足“上天”需求外,，研究院還面向地面設(shè)備開(kāi)展結(jié)構(gòu)功能復(fù)合化問(wèn)題研究,。2016年至2019年，研究院雷紅帥教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)和中車集團(tuán)聯(lián)合開(kāi)展了磁懸浮列車復(fù)合材料懸浮架結(jié)構(gòu)研制工作,。由于磁懸浮列車中磁懸架結(jié)構(gòu)造型十分復(fù)雜,，其結(jié)構(gòu)的研制在國(guó)際上始終是一個(gè)難題。
復(fù)合材料懸浮架結(jié)構(gòu)研制工作得到新華社報(bào)道
“前期的試驗(yàn)中,，我們失敗了很多次,，生產(chǎn)出來(lái)的結(jié)構(gòu)件總是不符合預(yù)期尺寸?！崩准t帥教授說(shuō),。即使經(jīng)歷很多次失敗，團(tuán)隊(duì)從未放棄,，他們通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),、工藝力學(xué)仿真、模具設(shè)計(jì)和低成本制造等技術(shù)途徑,，突破了大尺寸主承力復(fù)合材料異型部件的一體化設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,，在成本降低的基礎(chǔ)上大幅提高了抗振動(dòng)性能，且通過(guò)了靜強(qiáng)度與剛度,、模態(tài)阻燃,、煙毒,、老化和油漆附著力等工程應(yīng)用檢測(cè),，在國(guó)際上首次研制成功全復(fù)合材料磁懸浮列車磁懸架結(jié)構(gòu)。該成果將應(yīng)用于我國(guó)新一代高速磁懸浮列車,。
諸如此類的突破數(shù)不勝數(shù),，六年來(lái)，研究院堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向,，不斷加強(qiáng)原創(chuàng)性,、引領(lǐng)性科技攻關(guān)，研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多場(chǎng)多氛圍環(huán)境微納米壓痕儀、鼓泡儀,；發(fā)明了國(guó)際首臺(tái)全自動(dòng)三維編織機(jī),，解決了大尺寸異型結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)與制造難題；提出了異型大尺寸主承力結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法……從一次又一次的技術(shù)攻關(guān)中,，研究院促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)研究的源頭創(chuàng)新,，也為科技研發(fā)和工業(yè)高端裝備攻關(guān)和質(zhì)量保障提供了技術(shù)支撐。
在面向科技前沿開(kāi)展創(chuàng)新研究的同時(shí),，研究院充分發(fā)揮科研育人優(yōu)勢(shì),，注重科教融合，鼓勵(lì)學(xué)生突破自我,、提升創(chuàng)新意識(shí),，培養(yǎng)了具有突出創(chuàng)新能力、能夠解決前沿問(wèn)題的學(xué)生,。2022年即將畢業(yè)的同學(xué)中,，已有17位同學(xué)與研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)等單位簽署了就業(yè)協(xié)議,，研究院為航天院所,、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)等單位輸送了一批批優(yōu)秀的科技人才,。
交叉+融合,，面向?qū)W科前沿勇攀高峰
新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革突飛猛進(jìn)，科學(xué)研究范式正在發(fā)生深刻變革,，學(xué)科交叉融合不斷發(fā)展,，科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展加速滲透融合。研究院瞄準(zhǔn)“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)難題,，不斷打通學(xué)科間壁壘,，真正做到學(xué)科交叉的“完美”融合。
“我們要研制出一個(gè)三維數(shù)字可視化測(cè)試表征平臺(tái),，既可以呈現(xiàn)超高溫加載下材料內(nèi)部缺陷損傷的過(guò)程,、內(nèi)部變形場(chǎng)測(cè)量，還能將損傷過(guò)程參數(shù)提取,、損傷強(qiáng)度定量分析,。”研究院副院長(zhǎng)徐寶升介紹道,。乍一聽(tīng)“超高溫測(cè)試技術(shù)”或許抽象難懂,，實(shí)際上，這一技術(shù)就是用來(lái)探測(cè)分析材料在極端高溫狀態(tài)下被破壞的原因,。超高溫材料一旦受熱變形,，導(dǎo)致內(nèi)部制造缺陷處產(chǎn)生熱應(yīng)力集中,，則會(huì)引發(fā)斷裂破壞。如果不能準(zhǔn)確分析超高溫材料破壞的模式與失效的機(jī)理,，則無(wú)法攻克在重點(diǎn)領(lǐng)域的材料使用難題,。同時(shí)，超高溫測(cè)試技術(shù)對(duì)中國(guó)嚴(yán)格封鎖,、儀器也被禁止賣給我國(guó),，牢牢地“卡住了我們的脖子”。
學(xué)院青年教師正在做實(shí)驗(yàn)
“學(xué)院的老師們來(lái)自多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域,，來(lái)到研究院,，就是要‘強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合’，共同突破技術(shù)難關(guān),?！毖芯吭狐h委常務(wù)副書(shū)記蔡婷婷介紹道。近年來(lái),，研究院瞄準(zhǔn)國(guó)家重大需求,，打通學(xué)科壁壘，將力學(xué),、材料學(xué),、化學(xué)、物理等學(xué)科高度交叉融合,，打破技術(shù)封鎖,、解決“卡脖子”難題，努力成為基礎(chǔ)研究的主力軍和重大科技突破的生力軍,。2020年11月,，由方岱寧院士領(lǐng)銜的“基于可移動(dòng)X射線成像的材料超高溫內(nèi)部變形場(chǎng)與缺陷損傷在位測(cè)試儀器”項(xiàng)目，獲批國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目,。
在研究院老師們的眼里,，學(xué)科交叉融合都十分有趣，有時(shí)可以是用改變結(jié)構(gòu)和材料來(lái)玩起“隱身游戲”,，給潛艇披上一身“隱身衣”,；有時(shí)可以是利用“3D”“4D”打印的力學(xué)設(shè)計(jì)方法仿真“集成天線輻射結(jié)構(gòu)”，減小天線的體積卻可以收到更強(qiáng)信號(hào),；甚至有時(shí)候也可以用碳纖維材料來(lái)“織毛衣”,。“我們像織毛衣一樣，把一個(gè)個(gè)零散的異形結(jié)構(gòu)編織成一個(gè)整體,，提升結(jié)構(gòu)的整體性能,。由于形狀復(fù)雜,，在編織的過(guò)程中,，不能有一絲一毫的差池。”研究院副院長(zhǎng)徐寶升說(shuō)道,。
研究院用“3D”“4D”打印方法研制的熱連接結(jié)構(gòu)件
研究院突破學(xué)科邊界,，打破壁壘，開(kāi)展航天器尾噴管的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì),，有效解決了噴管零部件容易脫落不穩(wěn)固的問(wèn)題,，打造了一個(gè)“完美”的整體結(jié)構(gòu)。“在‘編織’尾噴管的過(guò)程中,，多學(xué)科交叉融合,，讓我們擁有了更加廣闊的視野，也有了更加深厚的知識(shí)積累,?！痹诮徊嬉I(lǐng)機(jī)制下，研究院師生將實(shí)事求是,、追求卓越的科學(xué)精神融入到每一個(gè)奮斗的日夜,，在國(guó)家航空航天領(lǐng)域熱防護(hù)材料與結(jié)構(gòu)研究中取得了豐碩成果，為長(zhǎng)征五號(hào)火箭等研制提供了科技支撐,。
此外,，研究院還自主研發(fā)了多絲材金屬增材制造裝備、多場(chǎng)原位微焦點(diǎn)CT與工業(yè)DR/CT系統(tǒng),、高溫在位加載CT成像儀器……已經(jīng)形成了“設(shè)計(jì)-制備-評(píng)價(jià)”的閉環(huán)過(guò)程,，在較短的時(shí)間內(nèi)具備了成熟的科研儀器設(shè)備條件與科研場(chǎng)地條件。
引才+聚才,，引培并舉,，隊(duì)伍不斷壯大
“功以才成，業(yè)由才廣”,。一流學(xué)科的建設(shè),，除了要有一流的平臺(tái)支撐，更離不開(kāi)一流人才的耕耘和建設(shè),。研究院始終堅(jiān)持“以業(yè)聚才,、以人聚人，引培并舉”,，緊緊抓住前沿科技方向,，通過(guò)引進(jìn)國(guó)內(nèi)外高水平人才，精準(zhǔn)培養(yǎng)高層次人才,，提升創(chuàng)新發(fā)展“加速度”,。
方岱寧院士為學(xué)生授課
方岱寧院士到校工作后，著力建設(shè)先進(jìn)結(jié)構(gòu)技術(shù)研究院新興交叉融合大平臺(tái),，匯聚了以學(xué)術(shù)領(lǐng)軍人才為核心,、青年骨干教師及博士后為中堅(jiān)力量的跨學(xué)科,、多領(lǐng)域的高質(zhì)量人才隊(duì)伍，形成一支具有特色,、“品牌”效應(yīng)的力學(xué),、材料科學(xué)與工程、機(jī)械工程等多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),。研究院不斷創(chuàng)新人才引育機(jī)制,，堅(jiān)持以才引才。隨著青年科技工作者的不斷加入,，形成了人才引進(jìn)的頭雁效應(yīng)和倍增效應(yīng),，逐步建立起了“團(tuán)隊(duì)、成果,、人才”的協(xié)同發(fā)展和良性互動(dòng),，青年科技工作者已成為研究院科技創(chuàng)新的主力軍。
2018年以來(lái),，研究院連續(xù)四年獲批國(guó)家重大項(xiàng)目,，國(guó)家自然科學(xué)基金的年均總經(jīng)費(fèi)都超過(guò)了1億元，專任教師人均科研經(jīng)費(fèi)年均超300萬(wàn),，研究領(lǐng)域方向涉及到海陸空天等各方面,。“經(jīng)過(guò)方院士的指導(dǎo)及在團(tuán)隊(duì)的歷練，眾多青年教師紛紛成長(zhǎng)為所在科研方向的‘頂梁柱’,。他們積極向上,、團(tuán)結(jié)協(xié)作、合力攻堅(jiān),，為研究院營(yíng)造了良好的氛圍,。”曾參與到國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目的青年教師曲兆亮介紹,。
此外,，方岱寧院士每周都會(huì)給年輕教師、學(xué)生開(kāi)組會(huì),，也是年輕教師難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),。“我們往往被‘大家’的精神層次和站位高度所熏陶,，正因?yàn)椤笃脚_(tái),、大團(tuán)隊(duì)’效應(yīng)，很多海內(nèi)外優(yōu)秀學(xué)子,，甚至具有國(guó)際學(xué)術(shù)影響力,，領(lǐng)域技術(shù)影響力的人才也因此慕名而來(lái)?！眻F(tuán)隊(duì)青年教師廉艷平講道,。“支持青年人才‘挑大梁,、當(dāng)主角’是我到學(xué)院后最大的感受。作為青年教師,，能夠有機(jī)會(huì)參與到國(guó)家重大科研項(xiàng)目中,，有壓力,，更有動(dòng)力,。”青年教師彭志龍分享道,。
先進(jìn)結(jié)構(gòu)技術(shù)研究院實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)景
“栽下梧桐樹(shù),，引來(lái)金鳳凰?！毖芯吭号?gòu)筑集聚全球優(yōu)秀人才的科研創(chuàng)新高地,，以吸引更多高端人才、專業(yè)人才,，形成“以業(yè)聚才,，以人聚人”的良性循環(huán)，打造了一支院士領(lǐng)銜,、國(guó)家級(jí)青年人才擔(dān)當(dāng)重任的人才隊(duì)伍,。為進(jìn)一步激發(fā)人才活力，打造高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),，充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì),，優(yōu)化“引立留長(zhǎng)”新生態(tài)，營(yíng)造良好氛圍,，研究院成立了教授委員會(huì),，從引進(jìn)、考評(píng)到培育,，全方位助力人才成長(zhǎng),、促進(jìn)人才發(fā)展。目前,，研究院國(guó)家級(jí)青年人才連續(xù)6年新增不斷線,，高層次高端人才占比達(dá)到30%以上，人才引育成效凸顯,。
2021年8月,，研究院黨委正式成立，標(biāo)志著研究院發(fā)展邁向了新的階段,。未來(lái),，研究院將堅(jiān)持以高質(zhì)量黨建引領(lǐng)研究院事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，始終堅(jiān)持“四個(gè)面向”,，瞄準(zhǔn)“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)難題,，攻堅(jiān)克難,、集智攻關(guān)，以更多戰(zhàn)略性,、關(guān)鍵性重大科技成果,，為全面建設(shè)中國(guó)特色世界一流大學(xué)作出更大貢獻(xiàn)。
