名师风采

我们一直在路上——记辽宁科技大学胡知之教授科研团队

发布时间:2020-09-01    浏览次数:次    来源:本站原创   

 

 “胡老师您好,您的产品已经随着探测器飞向火星了,非常感谢您多年来的鼎力支持,我们一起期待明年在火星面上展现风采!”这是航天五院火星项目组给辽宁科技大学胡知之教授发来的感谢信中的一段话。在不久前升空的“天问一号”火星探测器上,胡知之教授团队研发的无色透明聚酰亚胺(CPI)薄膜作为光学窗组件材料搭乘长征五号运载火箭踏上了“问天逐火”的星际航程。

 此次发射迈出了我国自主开展行星探测的第一步,将一次性实现环绕火星、巡视火星和着陆火星三大目标,其科研成果的密集程度不言而喻。“天问一号”成功发射的背后,中国各大高校的贡献不可小觑,中国科技大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、天津大学等均榜上有名,可谓是名校林立、满目“双一流”。而辽宁科技大学能够跻身其中,既略显意外,也绝非偶然。

 组建团队 搭建平台

 2000年,胡知之教授作为鞍山市引进的高端人才和辽宁科技大学特聘教授回国创业,引进社会投资的同时与学校共同组建了功能材料实验室。学校对实验室和科研团队的建设全力支持,张志强教授、雷芃教授、迟海军老师等人的加盟构建了团队的核心,增强了团队的实力。由团队成员自己设计建设的实验平台,自主购买的各类大型仪器设备,为当时我校化工学院教师和学生的科研能力、实验检测水平、接触和掌握大型高端科研仪器使用操作、分析数据解析能力的提升发挥了重要作用,为我校的学科建设和评估做出了重要贡献。2004年实验室获批省教育厅省属高校功能材料重点实验室,团队成员的研究方向和科研成果,作为学院学科建设支撑方向为化工学院申报和获批省重点学科和博士点单位以及一级博士点、省一流学科建设做出了积极贡献。

 张志强教授和雷芃教授作为重点实验室和团队的奠基者,对团队发展方向的谋划、决策起到了定向把关的作用,他们多次组织团队的学术研讨会,着力培养青年学术骨干和硕士、博士研究生,为团队的发展注入新鲜血液,提供人才保障。与此同时,张志强教授还一直默默为团队项目的顺利开展保驾护航,他主动为团队解决困难,积极协调校内外各种资源,向社会大力推介团队成果及科技项目立项等情况,在为团队争取到经费支持的同时,也扩大了团队的知名度和社会关注度,提升了团队乃至学校的科技竞争力。

 工欲善其事必先利其器。团队中的董岩老师负责产品的核磁检测,对于实验室里的各种检测设备他如数家珍。据他介绍,十多年前由胡知之教授引进社会资金购置的设备现在依然非常先进,常用的仪器一应俱全,保证了检测数据的准确度和高精密度,从而使分析鉴定的结果更专业,对于研发过程也更具指导性。

 人是最重要的生产力。团队的自身成长是团队一直保持活力的最重要因素,在引进吸纳鲁云华博士、李晓博士、胡君一博士、刘依萱博士等高端人才的同时,自己培养的博士生肖国勇、王永飞和硕士生赵洪斌、房庆旭、董岩、拜武、李明光等已经成长为团队的核心成员与骨干,2005年团队获得鞍山市十大青年标杆集体称号,2007年团队获批省科技创新团队称号。

 十年一剑 剑指苍穹

 科研目标的实现与实验目的的达成,不是一朝一夕、一蹴而就的事。用他们自己的话来说:“实验不顺利是常事,每天面对最多的就是需要解决的各种问题。”2006年团队在对未来显示领域的产业发展趋势判断基础上,选择了开发无色透明耐高温聚酰亚胺薄膜的研究方向。

 在历时10余年的项目研发过程中,他们先后获得国家、省、市级各种科技项目经费和社会资金的支持额达到1560余万元。团队负责人胡知之谈了这样的感受:科研工作能否启动和推进,首要的是研究经费的持续获得。此外,就是要有一支把工作当成事业去做和富有牺牲精神的人组成的团队。

 2006年,团队引进了从北京航空航天大学学成归来的鲁云华博士,她读博期间一直从事聚酰亚胺基础实验开发工作,为团队带来了新的理念新的视角,特别是关于聚酰亚胺材料在航天领域应用的重要性。在实验室开展小试实验过程中,作为团队聚酰亚胺研发方向的急先锋,她发表高水平学术论文、申请发明专利,攻读博士后、申报国家自然科学基金项目,积极与大连理工大学合作,开展基于聚酰亚胺的气体分离膜材和碳材料的研究工作并取得可喜的成果,为团队拓宽产品研发方向、扩大产品应用领域做出了重要贡献。

 同样在那一年,胡君一博士从清华大学博士后出站,名校的经历和成果的叠加让他很快筹措到社会资金50万元并建起了自己的实验室。被团队吸纳进来后,他不讲条件不惧风险,为了项目顺利进行,把“全部家当”都贡献出来,这也为当时资金紧张的项目组解了燃眉之急。如今他那些大大小小的瓶瓶罐罐几乎都已“献身科研”了,换来的是一项项日益精准的数据和越来越先进的配方。

 还是在那一年,团队中最年轻的教师王永飞正在读研二,当年的他是同学中的佼佼者,在提前完成研究生课题后加入了团队。那时的他就像一个独行侠,每天早出晚归埋头实验。一年时间之后,他拿出了让大家眼前一亮的成果:成功地实现了光化学反应的多反应器集成和放大实验。为了探索批量生产的工艺,需要进行多次循环放大实验,这时意想不到的考验来了,醋酸酐等反应试剂的腐蚀性和光化学反应所产生的紫外线让王永飞的眼睛受到了刺激而无法继续工作,无奈之下他只能退居“二线”,指导着防护升级、全副武装的学生们继续进行实验。实验留给他的另一个“烙印”是嗅觉的衰退,他说他要像“猎犬”一样专心才能捕捉到不及正常人一半的味道。

 在项目研发过程中,团队放宽视野,着眼于国际化电子材料领域产业链的材料供应布局,积极开展国际技术交流。2009年到2016年之间,先后与日本、韩国、台湾等多家国际知名的大型电子产品企业研究所合作,组建了以聘请的海外技术专家木村勝教授为首的海外研发团队,并于2010年获批省海外研发团队项目。在七年多的合作过程中,共进行了80多次的技术交流活动,团队成员刘依萱博士在完成自己本职工作的基础上,承担了现场翻译、资料整理和接待安排海外专家所有行程等工作,她的专业、优雅与严谨给大家留下深刻印象——人尽其才、各尽所能,这也是团队分工与合作的基本原则。

 通过技术合作与交流,他们在提高工程化技术水平和能力的同时,完成了CPI薄膜的中试卷膜的工艺优化,单体原料纯度、品质以及质量的稳定控制,达到业内一级材料供应商水平。

 艰难困苦,玉汝于成。作科研就要耐得住寂寞,经得起失败,就要有放弃有坚守。在胡知之教授带领下,大家通力合作攻克重重难关,历经10年终于在2016年完成了全部国产化的具有自主知识产权的原材料单体的小试、中试和批量生产,以及耐高温无色透明聚酰亚胺薄膜制备的小试、中试、工业化生产工艺技术研究工作,并由此与航天事业结缘。

 2016年9月,30微米CPI卷膜作为嫦娥五号着陆器多层热控组件被采用,2017年4月,42微米CPI卷膜作为火星探测车集热器光学组件材料被采用。  

 他们深知国家急需就是政治任务,更是难得的荣誉,一定要保质保量完成,无论是“月球定制”还是“火星定制”都不能有丝毫差错。由于每个数据变化都需要在现场及时调整,为确保万无一失,这两项任务都是胡知之教授带着助手赵洪斌老师完成的。赵洪斌回忆说,2016年8月,一年中最热的时节,胡知之教授和他来到了扬州一家企业进行航天应用某规格CPI薄膜国内首次生产调试,在近300度的炉口挥汗如雨反复观察分析,根据出膜情况不断调整设备参数。半个多月的“蒸”“烤”模式之后,配方和技术都更加稳定,完全合乎航天使用标准。于是他们又像绣花一样细致,一寸一寸地把不及头发丝一半厚度的的CPI薄膜拉出收卷。

 市场导向 校企携手

 作为辽宁省重点成果转化项目,2017年辽宁科技大学与奥克控股集团公司展开全面技术合作,顺利启动了“无色透明聚酰亚胺(CPI)薄膜全产业链建设示范项目”。CPI薄膜制备技术,终于从实验室迈向了工程化批量生产之路。奥克控股集团公司先后投资4亿元人民币在鞍山、辽阳两地建厂。其中辽阳市辽化芳烃基地项目当前正在紧锣密鼓地建设中,预计年底前竣工,明年即将投产。同时“奥克”在鞍山投资2亿元人民币,建设年产氟化无色透明聚酰亚胺(CPI)薄膜200万平方米的薄膜生产基地,建成达产后,计划年销售CPI薄膜120万平,年销售额将实现10亿元。今后他们还将与我国某知名手机品牌合作,发挥聚酰亚胺CPI膜特有的柔性特征,将其应用于电子产品的柔性显示器上。更可观的前景在于,未来的折叠手机、折叠电视屏幕等,都可以用柔软的CPI薄膜替代原本坚硬的屏幕,令我们未来的生活也变得更加柔软和舒适。

 胡知之教授说他的科研初心就是要研制出实用化的产品。科技成果转化的真正落地与实现,因过程的复杂和步骤多使得成功成为小概率事件。科研成果转化的核心技术,需经过小试、中试放大、工程化实验、全套工艺参数的优化与论证;不仅如此,还要有新产品的经济效益评价、市场发展趋势的吻合度、投资额度、市场和应用场景是否已经或即将形成较大规模、产品可应用领域的多样性等一系列的评估与评价。产品工程化过程本身就是一个漫长的不断提高的过程,把小概率放大,是基于把每一个环节的可能性、可行性充分放大,才能实现最后结果的放大。团队确立科研方向,首先要有对未来的正确预判,并在此趋势下进行技术储备。他认为团队的负责人要有牺牲精神,也要有把有利因素进行科学配置的能力。与此同时,外部环境的支持也不可或缺,要调动一切可调动的积极因素,形成每一个参与者都能从科技成果转化中受益、各种相关要素与资源都愿意参与到成果转化过程中来的良好氛围。

 莫问收获 但问耕耘

 团队负责人胡知之教授是一个学术严谨、善于创新、吃苦耐劳、勇于担责的人,同时又是乐观豁达、重情义讲情怀的人,是一个追求真相和原理的学术人,是一个具有创新思想的探路人。作为我省优秀的高科技拔尖人才,多年来他获得了“辽宁五一劳动奖章”等诸多荣誉,而他自己最引以为傲的是应邀到天安门观礼台观礼、在学校校庆70周年作为教师代表讲话。正如他在辽科大70周年校庆发言时说过“我生在钢院,我是钢院人”。也正是这份钢院情怀让他攻读完博士学位后放弃了在国外继续发展的机会回到辽科大。从一个人到一群人,在他们这个团队里,每个人都有着一样的情怀一样的热血一样的担当。

 在项目实施过程中,作为团队在工程化试验现场的技术负责人,赵洪斌老师不畏辛苦、勇于承担责任,自从加入团队,他就没有了寒暑假的概念,各种长短途出差也是家常便饭。他克服各种困难坚守在第一线,亲力亲为带领实验人员完成了整个项目各阶段的工程化试验,为项目顺利完成做出了巨大贡献。对于他而言,与团队共进退是不二的选择,哪怕是留下遗憾。他2008年考取博士,在读博的过程中,他几乎把全部精力都放在了项目上。他是各级项目的立项报告起草者、是项目技术交流研讨活动执行者、是与国外企业合作时我方技术开发工作的担当者、是聚酰亚胺项目的工程化实验的操作者,而这些都是无法形成博士论文发表的。2018年项目成果转化落地,他负责工艺对接,企业实验室两头跑,里里外外一把手,为此他不得不做出取舍:一边事关整个团队前途和项目能否顺利转化成功,一边是自己一拖再拖的博士论文,一边是自己的理想和追求所牵,一边是自己的学业和前途所系。最终,他选择放弃博士学位,全力以赴投入到团队工作中。

 肖国勇老师一直记得自己当初在迷茫之际胡知之老师给予的鼓励和方向感,“敏于行纳于言”的他对自己在团队中一直负责管理大型仪器和测试材料等工作,还积极参与二胺的研发和工业化设计工作。现在他自己也带研究生了,可是他在团队中的“老本行”却一直没有改,依旧一如既往默默付出。

 迟海军老师是团队的奠基者之一,20年来团队所有的数据测试都出自于他,大家对他的评价是“必不可少,从未缺席”。而这份坚持的背后,也有因为时间和工作性质的关系不得不做出的巨大牺牲。现在迟海军还是一名讲师,而与他同期入校的同事们,大都已晋升了教授、副教授。

 在团队里,止步于讲师职称的不止迟海军老师一个人。甚至,因为团队的成果无法量化到个人以及成果无法以论文形式发表等原因,几位老师的聘期考核不合格,胡知之教授只好把他的工作量分给大家。

 在科研同时,团队不忘教育、教学和学生培养的使命,默默耕耘、协同合作,相互支持培养了2位博士、7位博士研究生在读,近百名硕士,300余名本科毕业生。

 前路犹长 未来可期

 科研团队的土壤在高校。近年来,随着国家、省、市政策的调整,辽科大与时俱进出台了一系列新政策,助推了学校教师科研项目的迅速转化。近3年学校教师科技成果转化累计签约数634个、签约金额2.18亿元,并于2019年成功入围中国科技成果转化全国百强单位。在与团队成员的交流中他们告诉记者,国家、省、市、企业及学校政策的支持和团队自身的使命感是支撑团队发展的不竭动力。2016年开始,胡知之教授与留日归国博士王月副教授联合培养博士生,就PI作为生物传感器电极基材性能研究、拓宽PI材料的应用范围开展合作,发表相关学术论文,并已经取得较好的阶段性成果。2018年,团队就开始承担国家重大专项建设任务,2020年又承担了省科技厅重大科技攻关项目……

 任务更加艰巨,责任更加重大。伴随着团队的发展壮大,今后团队将基于CPI薄膜材料研究成果,开展跨学科的复合材料的研究工作。团队成员李晓教授的课题组将开发柔性OLED器件制备技术和性能评价作为研究方向之一;周艳文教授课题组将开发基于PI薄膜的各种复合导电、导热、抗静电等功能性薄膜材料,为学校材料科学学科方向建设和高端技术人才培养蓄势增能,为今后技术成果转化奠定坚实的理论和实验基础。

 长风破浪,直挂云帆。在收获到诸多荣誉和祝福的时候,他们的目标依然清晰而坚定。他们告诉记者,一切才刚刚开始,团队还一直走在成果转化和不断科研奋斗的路上。我们也祝愿,这支充满斗志的团队能够一直以奋斗者的姿态走得更稳更远。 (张金玲/文)