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【辽宁日报·头版】国家的需求就是科研的方向

来源:辽宁日报(2018-01-17头版) 时间:2018-01-17 13:58

原文链接:http://epaper.lnd.com.cn/paper/lnrb/html/2018-01/17/content_1764004.htm

□吕东光 本报记者/杨丽娟

碳纤维增强树脂基复合材料(以下简称复合材料)是航空、航天、交通等领域高端装备减重增效的优选材料,但其高质高效加工却是个世界性难题。把握国家重大需求,大连理工大学教授贾振元带领团队接力攻关十余年,从源头上解决了这一极具挑战性的难题,使复合材料加工技术达到国际领先水平,为这种材料在我国航空、航天和交通等领域的大规模应用铺平了道路。

1月8日,在北京隆重举行的国家科学技术奖励大会上,贾振元教授主持完成的“高性能碳纤维复合材料构件高质高效加工技术与装备”荣获国家技术发明奖一等奖。这也是贾振元教授第四次荣获国家技术发明奖。

解决企业、行业“卡脖子”问题

“搞科研一定要服务国家重大需求。”这是贾振元30多年来坚持深入企业、服务生产一线的深切感悟,“我们工科教师如果单纯从学校角度搞研发,没有企业应用拉动,研究成果就很难‘落地’,最终搁置在实验室里,无法形成生产力。”

在贾振元看来,与企业合作,重要的是选择研究目标,“高校要加大原创性、基础性研究,去解决企业、行业的‘卡脖子’问题,形成企业需求拉动,基础研究、应用基础研究、技术开发、产品研制一条链的创新体系。”

复合材料构件的高质高效加工,就是这样的“卡脖子”问题。轻质、高强,复合材料对于“一克重就是一克金”的航空、航天、交通等领域高端装备减重增效,具有非同寻常的意义。但复合材料是典型的难加工材料,传统加工只能采取手工方式,低质低效,加工构件易出现毛刺、撕裂和分层等损伤,难以满足复合材料构件的高性能要求;复合材料不断提升的强度级别,给加工带来更大难度。这些问题严重制约了这种高性能材料的推广应用,限制了装备性能的提升。

2003年,大连理工大学现代制造技术科研团队在与企业合作其他项目时,发现了企业的急需,自此开启了攻关征程。

“做科研要找对路子”

贾振元常说:“做科研要找对路子。”团队成员王福吉对此深有体会:“整个研究我们用了十多年,跟别人几十年的研究相比,时间并不长,这得益于贾老师方向把得准,弯路走得少,或者不走弯路。”

在国内外浩如烟海的研究中,并没有系统地从复合材料构成机理上说清楚造成加工损伤的缘由,更没有从工程实践中提炼出具有推广指导意义的、解决共性问题的基础理论。经过反复研讨,贾振元提出了“突破传统金属等均质材料切削理论体系的束缚,开辟和建立一个适应碳纤维复合材料加工新的理论体系,从工程问题和理论问题同时去解决”的研究思路。

经过一番艰难的探索,贾振元团队在复合材料切削理论和加工损伤抑制原理上取得突破:揭示出复合材料去除机理和损伤形成机制,建立了切削力和切削过程动态仿真模型,实现了源头创新,在短时间内实现了从跟跑、并跑到领跑。

在此基础上,团队先后发明三类、9个系列的制孔、铣削等刀具,实现了复合材料构件的低损伤加工。开发出系列加工工艺,研制了13台套数控加工工艺装备,成为我国航空航天多个重点型号复合材料关键构件加工的唯一装备。

自2010年起,贾振元团队研制的新型刀具和技术装备投入应用,并把复合材料的加工损伤控制在0.1毫米以内,实现了从无法加工、手工加工到低损伤数字化加工的跨越,推动了高性能复合材料构件在航空、航天和交通等领域高端装备上的推广应用。

激活团队的创新力

此次获奖的技术发明从理论到实践,在研究方式与研究方法上有着多个“首次”,不断创新贯穿于团队每位成员的研究工作中。

“我们的难点在于弄清楚问题是怎么产生的。由于影响加工的因素非常复杂,加工产生损伤的形式多种多样,所以整个研究过程充满挑战。”团队成员王福吉说。而能让大家坚持下来的关键,是团队里有良好的科研氛围。王福吉说:“作为学术前辈,贾振元教授甘做人梯,多次把他选定的前景看好的科研方向、或者已经做到一定程度的科研工作让给我们年轻人做,不仅给了我们成长的机会,更是一种鞭策和督促。”

经过十几年的培养,贾振元带领的现代制造技术科研团队已经成为科技部、教育部认定的创新团队,目前拥有30多名教师、200多名研究生,其中2人入选万人计划创新人才、3人入选长江学者特聘教授、2人获国家杰出青年科学基金资助、2人入选青年长江学者、2人获国家优秀青年基金资助。

责任编辑:张平媛

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