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【体育力量】追科技向善之光 做创新创业路上逐梦人

发布:2021-11-24 12:19 来源:党委宣传部

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晨烯初见,刀锋淬刃,氢能助力。

今年,由我校选送的《体育晨烯——全球柔性石墨烯天线引领者》项目(以下简称“体育晨烯”)、《刀锋科技—全球高端刀具涂层服务领导者》项目(以下简称“刀锋科技”),在第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛总决赛中获金奖,《氢领科技——氢燃料电池电堆解决方案提供商》项目(以下简称“氢领科技”) 获银奖。这是学校在“互联网+”大赛国赛中新的突破。

可喜可贺的成绩背后,是各项目团队日以继夜地精细打磨和奋力拼搏。穷理以致其知,反躬以践其实。项目团队以习近平总书记提出的“四个面向”为引领,坚持科技向善理念,聚焦创新创业,探索发挥科技创新的“实效性”,将科技创新成果转化为推动经济社会发展的现实动力。

选题:聚焦前沿 勇于突破

“科研最重要的是敢想敢做,认真去想,落到实处去做。”体育晨烯项目组指导老师何大平说。

接到比赛通知后,体育晨烯项目组开始商议选题。“选题该如何定位?我们能利用现有的资源做些什么?能通过这个项目为社会创造些什么?是一直萦绕在我们脑海中的问题。”体育晨烯项目组成员说。

“在反复讨论还没有确定好选题时,有同学萌生‘在前人基础上改进’的想法,何大平老师立马“劝住”我们,他说这样再怎么改都是在大树上修枝干,不如我们自己重新种一棵树,慢慢培育,让树苗茁壮成长,更有成就感。在何老师的启发下,我们摒弃之前偷懒的想法,结合研究方向,瞄准国家重大发展需求去找选题。” 体育晨烯项目组陈鹏飞回忆道。

体育晨烯项目组深知,只有强化基础材料,才能赋能“中国制造”。石墨烯作为一种新型纳米材料,正悄然走进人们的生活,在半导体、柔性电子、生物医学、储能、传感检测等诸多领域具有巨大产业应用价值,世界不少国家将石墨烯作为高科技发展的战略制高点,在高端研发方面竞争十分激烈。要想实现石墨烯的创新领跑应用,必须瞄准“战场”,主动“出击”。

项目组陈鹏飞谈到:“每次有好的点子,老师们会和我们坐下来一起探讨,有什么创新点,在实际应用上有什么意义。就这样经过一次又一次的探讨和打磨,一次又一次的推到重来,我们最终把目光聚焦在石墨烯天线这个未来信息发展的重要领域,确定全球柔性石墨烯天线引领者这一选题,通过研发柔性石墨烯天线来实现石墨烯高端产业化应用,助力中国通讯信息产业发展。”

“这个选题到底行不行,能不能做下去?会不会成功?”同样是研究生创意组的刀锋科技项目,在选题之初也一度陷入难题。

刀锋科技项目组成员来自材料复合新技术国家重点实验室,实验室经过数十年的科研攻关,实现了梯度纳米涂层的量产,开辟了国内自有的高端涂层体系,要在这些成绩之上,去实现更大突破,对项目组来说,压力倍增。

在项目组指导老师章嵩看来,“互联网+比赛的意义不仅仅在于做出好的科研成果,更在于通过比赛,引导学生感悟科技向善的理念和力量,树立正确的科研观,勇于创新并推进更多科研成果落地生根,造福于民。

面对如今高端制造的快速发展需求,国内的高端刀具涂层技术现在仍处于受限困境,在高铁钢轨养护、航空航天和汽车制造等领域有八成以上依赖国外进口。国外一支成本不足300元的高端刀具,出口到国内售价高达3000元,10倍价差的背后不仅是国外企业大量攫取的市场份额,更是一旦国外停止供给,国内的产线将面临停工,国家战略安全面临巨大威胁。“该我们做点什么的时候到了”,项目组秉持着这样的初衷,延续着实验室良好的科研精神,从书架到货架、从试验室到工厂流水线,针对国内高端涂层刀具长期受制于国外的现实困境,寻找新的突破口,致力于实现高端刀具涂层以及相应装备的国产化。

“比赛结果是未知的,但我们想要做成的东西是明确的。”氢领科技项目组蔡媛琪说。

今年全国“两会”上,碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告,在交通领域,发展清洁能源氢能代替传统的化石能源成为一种重要的方式。目前国内氢燃料电池电堆技术普遍尚未成熟,相比于国际水平差距较大的境况,“在日本丰田早已在新能源汽车上实现使用氢能的情况下,我们能做什么?该做什么?”是氢领科技项目组在选题之初一直在思考的问题。

氢领科技项目组师生所在的山东省燃料电池重点实验室,历经数年的反复试验和市场验证,在燃料电池方面积累了一定的经验。“要做就做最核心的,能助力我国领跑氢能时代”项目组师生一合计,决定专注于氢燃料电池汽车中最核心的部件——电堆的研发和生产,结合交通领域清洁能源发展需要,提出“氢燃料电池电堆解决方案提供商”的新思路。

攻坚:无惧失败 在实干中练就“真功夫”

古之立大事者了,必有坚韧不拔之志,做研究、搞科研亦是如此。

选题定下来后,就是比赛筹备阶段。刀锋科技项目专注于解决高端刀具的涂层问题,而涂层技术涉及到的科学问题多且复杂。在涂层装备的搭建过程中,不仅需要材料方面的知识,还需要与机械和电路打交道。“虽然我们都有工科背景,但面对机械和电路的专业知识,也有些陌生。”项目组杨迈说。项目组通过查阅了大量的资料,向相关专业老师请教,来填补多学科交叉的知识空白。

理论基础有了,实验技术生疏又成了现实难题。“在前期缺少经验时,都得靠章嵩老师手把手教我们,‘一遍学不会,就多来几遍’的话语一直着激励我们克服难题,不惧失败。在涂层设备搭建中,除了需要专业知识的支撑,细节尤为重要。大到各个设备模块的布局,小到每一颗螺丝的安装,都有需要注意的细节,任何一个小细节的疏忽都会造成最终的失败。在整个比赛过程中,我们对每一个细节都会慎之又慎,在一次次失败中寻找经验,再多花时间去仔细打磨、严格把控,让每一个零部件都能严丝合缝、恰到好处的安装上。”项目组唐佳杰说。

科技成果和实际生产就好比两座山头,中间隔着产业化的深渊。对于刀锋科技项目组这样一个“产学研”项目来说,要想项目成果最终成功落地,不仅要求项目组成员做个严谨细心的实验员,还要有丰富的市场经验。

“闭门造车可不行,我们要走出去,深入市场,才能了解市场难点,解决项目难题。”项目组协商后开始多方筹措,积极联系,先后到青岛耐斯刀具厂、苏州艾钛科纳米科技有限公司和厦门钨业等多家企业走访、学习。从每一个零部件,到一间间厂房,从刚开始的一知半解,到后来的娴熟对话,大家一笔一划地认真记录,一遍一遍地虚心请教,一步步深入了解高端刀具涂层行业的迫切需求和市场痛点,充实的调研报告对项目后续的发展起到了关键作用。

在攻克完一系列技术和生产难题后,如何将复杂的科学技术在短短的10分钟内通过简练易懂的方式传达给现场听众,成为项目组在比赛时面临的最大难题。

在项目组看来,项目的科技理念大众听得懂、产品用得上,才算成功。针对这一问题,项目组多次将项目内容讲给非材料专业的师生听,听取多方意见,对项目多个细节无数次打磨,对路演和答辩细节字斟句酌,才形成了打动评委和观众的最终版本。

不积跬步无以至千里,不积小流无以成江海。对体育晨烯项目组来说,石墨烯材料虽具有天然优势,但要实现体育石墨烯的量产和产业化,难度很大。在石墨烯膜的制备过程中,电导率必须突破10的6次方这个数量级,但目前现有的石墨烯只能达到10的5次方。为了满足这一条件,项目组进行了1000多次实验,从300余种方法中选出成功方案,通过引入高温碳修复和剪切流动技术,突破宏观石墨烯电导率瓶颈。“每次等待实验结果,就像期待一个新生命的诞生,既紧张又期待。有时候为了等待一个结果,我们在实验室我们一呆就是好几天,有时候遇到急需攻关的关键时刻,指导老师何大平也顾不上吃饭,顾不上休息,和我们一起等结果。”项目组成员谈到。

实验结果的成功只是完成了第一步,实验室研究和生产线之间还隔着巨大的鸿沟。要做好柔性石墨烯天线,既要保证产品的性能又要保证产品的产量,从原料选品上就要慎之又慎。“一次不行,就再来一次,石墨烯这么好的材料,怎么可能做不出来。”项目组正是凭着这一股子韧劲,一步一个脚印往前走。他们先后选用12家原料厂商,进行反复实验对比。“我们不能只考虑实验结果,还要考虑原料的价格和利用率,我们使用的原料中,常州一家公司的原料数据和其他公司存在差异,经过几百次实验反复对比,炉子都差点烧坏了,最后的验证结果是,这家公司的原料不仅质量高,而且还降低了成本。那一刻,我们都欣慰地笑了。”项目组陈鹏飞说。无论是大年三十的晚上在实验室“偶遇”并肩奋战到大年初二,还是炎炎夏日十余人围坐在停电的小房间修改商业计划书,都成为他们脑海中深刻而难忘的记忆。

从前期技术研发到比赛现场的呈现,三支获奖团队都经历着一遍遍的精雕细琢,一次次推倒重来,再一次次总结规律的过程。

对氢领科技项目组来说,在电堆的研发和生产上,合适的流场板设计和材料的选取十分困难,但是又十分关键。“ 在设计验证的过程中,我们每次推翻上一次的设计重头开始设计验证的时候,心情十分复杂,都会怀疑的问自己‘要不要继续做下去。”项目组成员说。

流场板的设计直接关系到氢燃料电池电堆的体积功率密度和额定功率等重要性能参数。项目组前后经过多次设计并且加工成成品,组装成验证需要的短堆进行验证,才终于定下了第三代金属双极板设计。“在项目组老师的带领下,我们更有信心在每一次的失败中找到原因,马上投入到下一代的设计中。实验、对比、验证、讨论……我们一遍一遍地重复着,有惊喜、也有失落,有疲惫、也有激动,功夫不负有心人,最终我们采用纳米金涂层工艺以及全新的流场设计,得到了具有高有效面积比的超薄金属双极板,开发出全国产化、自主化的130kW电堆产品,各项性能参数超越目前世界排名第一的日本丰田mirai二代电堆技术。回想这一路,虽然坎坷,但是我们从没想过放弃。”项目组蔡媛琪说。

传承:教学相长 共逐科技向善之光

科教事业是接力事业,只有薪火相传才能拾级而上、登高望远。对于三个项目组而言,科技竞赛不仅是学习知识、攻坚克难的过程,也是教学相长、传承科学精神的过程。

“我们就像一粒‘种子’,在学校创新创业肥沃的土壤里生根发芽、茁壮成长,练就了一身‘敢闯会创’的本领和力量。”获奖团队成员唐佳杰说。

在指导学生推进比赛项目时,何大平会鼓励学生要勇于创新,敢于啃硬骨头。每次课题组开组会,何大平都会让每一个人上来讲自己这段时间学到了什么,有什么新的想法。他提到:”很多学生的想法灵感都很好,就是要帮他们释放出来,让这些年轻的思想去碰撞,这样才能有新的产出。学生的思维很活跃,有时候能看到很多我们平时忽略掉的细节。与其说在教导学生,不如说是和学生一起学习进步,有时候他们自己钻研的东西会让我们觉得很新奇,甚至我们科研遇到瓶颈的时候,学生的一些想法也能够给我们很好的建议。”

“亲力亲为、注重细节”是刀锋科技项目组对指导老师章嵩的评价。“去掉科研里的形容词,科学精神最根本的就是要有严谨的态度,用科学数据说话”,这是章嵩对科学精神的理解。他平时在对学生的教育中始终坚持要去掉科研工作中的形容词,要以事实数据说话,无论是在项目组汇报还是在比赛过程中,都要杜绝使用“好、坏、高、低……”等形容词,要定量描述科学问题,做到有凭有据。

刀锋科技项目组杨迈回忆道:“我记得有一次设备调试过程中,发现漏气,我们再三检查都没找到原因,眼看实验要失败了,还找不出原因,当时很焦灼,也有些沮丧,心里产生了一些畏难情绪。章嵩老师凭着丰富的经验仔仔细细地排查了好几遍,最终确定是我们安装的靶材螺丝时没有拧到位,造成了真空抽不下去导致的漏气。整个过程浪费了大量的时间和精力,而章嵩老师并没有责备我们,而是教导我们说,靶材螺丝的安装也要严格按照三步走,尤其对于真空设备,小到螺丝,垫片或者胶圈,都不容忽视,省略步骤而追求速度,显然不可取。章嵩老师对于细节的严格要求深深影响了我们团队,在后来的筹备过程中,正是对于每一个细节的严格把控,才取得最终的成绩。”

氢领科技项目作为师生共创组唯一获得国奖的项目,同样也离不开团队的努力和老师们的辛勤培育。郭伟作为项目主要指导老师,他坚持不懈的科研精神激励团队全身心地投入项目,严密的思维逻辑鞭策同学们快速提升。谈到备赛过程,郭伟说:“这次比赛也是老师和同学们相互学习的过程,指导老师们为他们带来的是专业知识指导,他们让我们看到了年轻一代追梦人身上的活力与激情。做研究要严谨细致但是也需要大家把思维打开,站在更高的角度去思考问题,才能把事情做得更好。只有将严谨务实、精益求精、敢于创新的科研态度落到实处,才能在科学研究上实现真正的突破。”

 习近平总书记指出:“当今世界,发展科学技术必须营造一流创新生态,塑造科技向善理念,完善全球科技治理,更好增进人类福祉。科技创新并非阳春白雪、空中楼阁,它更能服务于经济大局,推动社会的发展。一直以来,学校积极营造鼓励创新、支持创业的良好氛围,着力提高学生的创新精神、创业意识和创新创业能力,以赛促教、以赛促学、以赛促创,搭建大学生创新创业项目与社会投融资对接平台,推进学校创新创业教育不断迈上新台阶。一代又一代科教工作者和体育学子牢记科技向善的初心,传承科技报国的精神,努力实现科技自立自强,勇做创新创业路上追梦人,书写科技为民的责任担当。

(记者:朱可馨 审稿人:王洪波)