柔性復(fù)合成形技術(shù)助力實(shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)”

吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長 韓奇鋼

2020.12- 至今 吉林大學(xué)，材料科學(xué)與工程學(xué)院、教授、博士生導(dǎo)師、副院長

2016.09- 至今 吉林大學(xué)，輥鍛工藝研究所、教授、博士生導(dǎo)師、副所長

2015.10-2016.09 吉林大學(xué)，輥鍛工藝研究所、副教授、博士生導(dǎo)師

最后是雜耍。這種包含魔術(shù)等傳統(tǒng)意義上的游藝形式并不常見于近代的都市生活之中，而在鄉(xiāng)村地區(qū)，特別是城鎮(zhèn)，倒是為人們所喜聞樂見。因?yàn)槠湎鄬τ趹騽∷璞姸嗨嚾硕?，雜耍所需的人員與成本相對較少，有時為了烘托氣氛也偶爾見于慈善義演的活動之中，但并非主流。

綜上所述，沙灣縣翠山公園南部地貌是上部松散地層在受構(gòu)造、地表水、地下水、地震、巖土體因素及人類工程活動影響下，以地表水流沖刷、地表水下滲機(jī)械潛蝕及邊坡失穩(wěn)的形式長期發(fā)展形成的。本文對翠山公園南部地貌的成因進(jìn)行了深入分析，將對翠山公園的規(guī)劃、地質(zhì)災(zāi)害防治及水土流失的防治具有積極的指導(dǎo)作用。

詩歌巧用了兩個典故，《韓非子·外儲說左上》中的“棄席”和《韓詩外傳》中的“疲馬”典故諷諫君王，表白愿意為君王繼續(xù)效力，希望君王能像晉文公那樣不拋棄昔日勞而有功的人，并指斥了“少盡其力而老去其身，仁者不為也”的時弊，歷史典故所指為全詩的寓意所在。

2011.10-2015.09 吉林大學(xué)，輥鍛工藝研究所、副教授、碩士生導(dǎo)師

“汽車輕量化使用最為廣泛的非金屬材料是纖維復(fù)合材料，用纖維復(fù)合材料替代金屬材料是減輕汽車重量和提高燃油經(jīng)濟(jì)性的重要途徑之一。目前，玻璃纖維復(fù)合材料最主要的車用復(fù)合材料，碳纖維復(fù)合材料具有密度小、耐腐蝕、比強(qiáng)度和比剛度高等特點(diǎn)，是潛在應(yīng)用材料，此外還有綠色環(huán)保的玄武巖纖維復(fù)合材料。目前，團(tuán)隊圍繞碳纖維復(fù)合材料、玄武巖纖維復(fù)合材，搭建了相應(yīng)構(gòu)件的正向設(shè)計體系，開發(fā)了其壓力成形制造技術(shù)裝備，相應(yīng)成果亟待在新能源汽車領(lǐng)域轉(zhuǎn)化，從而降低整車重量，提高新能源汽車行駛里程?！?/p>

隨著“碳中和”政策的實(shí)施，輕量化成為了熱點(diǎn)，各種輕量化材料相繼被應(yīng)用在新能源汽車、航空航天、軌道交通等領(lǐng)域，針對這些領(lǐng)域?qū)p質(zhì)、高強(qiáng)構(gòu)件的迫切需求，碳纖維、玄武巖纖維等纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的發(fā)展迎來了黃金期。吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院(以下簡稱“材料學(xué)院”)率先系統(tǒng)性地開展了纖維復(fù)材構(gòu)件設(shè)計制造科學(xué)理論研究。目前，企業(yè)對了解國內(nèi)輕量化成形材料、工藝的研究進(jìn)展和應(yīng)用技術(shù)難點(diǎn)等方面有迫切的需求，為此本刊記者采訪了材料學(xué)院副院長韓奇鋼教授。

獨(dú)占鰲頭 碩果累累

韓奇鋼介紹到：“目前，我國用于汽車輕量化的新材料主要分為金屬材料和非金屬材料。金屬材料主要是高強(qiáng)度鋼和鋁鎂輕質(zhì)合金。其中，高強(qiáng)度鋼主要被應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)件、安全件、前后保險杠等部位，熱沖壓成形技術(shù)已經(jīng)得到推廣應(yīng)用；鋁鎂合金主要應(yīng)用在車身結(jié)構(gòu)材料、零部件上，包括殼體類與支架類零部件，先進(jìn)鑄造、沖壓及連接成形技術(shù)也已在眾多車企的生產(chǎn)實(shí)踐中得到應(yīng)用。車體框架使用鋁合金材料可有效降低車輛的整備質(zhì)量，提高車輛的力學(xué)性能和安全性能。

“⑴我們團(tuán)隊率先提出并發(fā)展了僅依據(jù)纖維/樹脂參數(shù)預(yù)測纖維復(fù)材等效彈性常數(shù)的跨尺度計算新方法，開發(fā)了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)材等效力學(xué)性能跨尺度計算EMPTRSC程序V1.0，解決了各向異性的纖維復(fù)合材料設(shè)計參數(shù)科學(xué)獲取難題，建立了基于正向設(shè)計的纖維復(fù)材構(gòu)件研發(fā)體系。

求干貨：2011年8月25日，2011中國互聯(lián)網(wǎng)大會進(jìn)入第三天，論壇略顯沉悶，部分嘉賓演講變成推銷公司的行為更是激起現(xiàn)場觀眾不滿，一時間，現(xiàn)場觀眾通過騰訊微博上墻發(fā)泄對演講嘉賓不滿，直呼“求干貨”。

材料學(xué)院擁有一支學(xué)識淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、結(jié)構(gòu)合理的師資隊伍?，F(xiàn)有教授79人，副教授42人。擁有中國工程院院士李元元教授、雙聘中國工程院院士王國棟教授，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者連建設(shè)、蔣青、鄭偉濤、王慧遠(yuǎn)、鄢俊敏教授等一批知名學(xué)者在本院任教。此外，學(xué)院還擁有國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者6人、“長白山學(xué)者”5人、教育部跨世紀(jì)人才2人、教育部新世紀(jì)人才8人、高等學(xué)校青年教師獎獲得者1人、吉林大學(xué)“唐敖慶學(xué)者”20余人。形成了一支整體水平較高，年齡、知識結(jié)構(gòu)合理，可持續(xù)發(fā)展的研究隊伍。

如今，魏祥峰已經(jīng)升任勘探分公司勘探研究院頁巖氣室副主任。他深有感慨地說：“分公司一直十分關(guān)心年輕人的成長和發(fā)展。分公司每年設(shè)立科研項(xiàng)目四五十個，其中三分之一的項(xiàng)目長都是35歲以下的年輕人?！?/p>

材料學(xué)院承擔(dān)和完成部省(部)級以上項(xiàng)目共400多項(xiàng)，其中“973”計劃、“863”計劃、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題和國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、重大項(xiàng)目課題、歐盟框架協(xié)議項(xiàng)目等50余項(xiàng)。承擔(dān)企業(yè)橫向重大項(xiàng)目4項(xiàng)(兩千萬級1項(xiàng)、千萬級3項(xiàng))。獲國家、部省級科技成果獎27項(xiàng)，其中國家自然科學(xué)二等獎1項(xiàng)、國家技術(shù)發(fā)明二等獎2項(xiàng)、國家科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)，中國專利金獎和優(yōu)秀獎各1項(xiàng)，部省級一等獎11項(xiàng)，授權(quán)國家發(fā)明專利200余件；發(fā)表SCI檢索論文近2200篇，入選全球“高被引科學(xué)家”2人，入選中國“高被引學(xué)者”榜單4人；參編出版國際專著手冊10部、國內(nèi)學(xué)術(shù)專著及教材9部，在國內(nèi)外產(chǎn)生重要影響。

持續(xù)創(chuàng)新 成績斐然

吉林大學(xué)柔性復(fù)合成形制造團(tuán)隊是吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)科“雙一流”建設(shè)團(tuán)隊，團(tuán)隊擁有纖維織布機(jī)、熱模壓機(jī)、熱壓罐、可重構(gòu)型面模具、電化學(xué)工作站、萬能試驗(yàn)機(jī)等較為齊全的結(jié)構(gòu)與功能纖維復(fù)合材料研究設(shè)備，研究成果在Composites Science and Technology、Composites Part B等期刊發(fā)表科研論文60余篇，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議作分會邀請和主題報告20余次，獲授權(quán)發(fā)明專利29項(xiàng)、吉林省技術(shù)發(fā)明一等獎2項(xiàng)(排2與8)。

團(tuán)隊負(fù)責(zé)人韓奇鋼是國家優(yōu)青，擔(dān)任中國機(jī)械工程學(xué)會塑性工程分會理事、中國材料研究學(xué)會青年工作委員會理事、威海市復(fù)合材料學(xué)會副會長、《機(jī)械科學(xué)與技術(shù)》編委、《Advanced Fiber Materials》首屆青年編委等。在談及團(tuán)隊在纖維復(fù)合材料、纖維復(fù)材構(gòu)件柔性熱壓成形及結(jié)構(gòu)/功能一體化復(fù)材構(gòu)件實(shí)現(xiàn)等方面取得的成果時，韓奇鋼著重介紹了以下三點(diǎn)。

隨著“雙碳目標(biāo)”的提出和汽車市場競爭日益激烈，各種輕量化技術(shù)不斷革新、各種輕量化新材料不斷涌現(xiàn)，車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造工藝改進(jìn)和輕量化材料應(yīng)用成為整車輕量化的必由之路。對新能源汽車而言，汽車輕量化可以有效提升車輛的續(xù)航里程和整車性能。

材料學(xué)院由原吉林大學(xué)材料科學(xué)系、吉林工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、長春科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院合并組建而成?，F(xiàn)有4個本科學(xué)術(shù)學(xué)位授權(quán)專業(yè)，4個碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，3個博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，擁有材料科學(xué)與工程一級學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán)和一級學(xué)科博士后流動站，學(xué)科涵蓋超塑性與塑性研究所和輥鍛工藝研究所，具有學(xué)科齊全、理工結(jié)合等特點(diǎn)。教學(xué)、科研水平居國內(nèi)前列，被美國科技情報所列為1993-2003頂尖1%科研機(jī)構(gòu)。材料科學(xué)學(xué)科ESI排名2004年起進(jìn)入全球前百分之一，2014年起進(jìn)入全球前千分之一，2017年被列入教育部“雙一流”建設(shè)學(xué)科。

2013.10-2014.09 英國伯明翰大學(xué)，工程物理學(xué)院，訪問學(xué)者(合作導(dǎo)師D. T. Pham院士)

⑵基于數(shù)控快速重構(gòu)型面模具的優(yōu)化設(shè)計，創(chuàng)建了纖維復(fù)材構(gòu)件柔性熱壓成形方法，開發(fā)出復(fù)材構(gòu)件外輔熱壓成形、氣輔熱壓成形、原位熱壓成形等新工藝，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列柔性熱壓成形新技術(shù)裝備。

⑶成形制造出螺旋彈簧、電池箱蓋等多種纖維復(fù)材構(gòu)件，以及同時具有機(jī)械承載與鋅離子電化學(xué)儲能的碳纖維結(jié)構(gòu)/功能一體化復(fù)材構(gòu)件，為航空航天、軌道交通、新能源汽車等領(lǐng)域提供輕質(zhì)高強(qiáng)構(gòu)件設(shè)計制造方案，助力實(shí)現(xiàn)‘雙碳目標(biāo)’?！?/p>

篤行致遠(yuǎn) 砥礪前行

做好高校學(xué)生管理工作，不僅有利于促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。但近年來，隨著高校學(xué)生的連年增多，高校學(xué)生管理工作出現(xiàn)了各種各樣的問題，為了有效提升高校學(xué)生管理工作的質(zhì)量與成效，必須從根本上解決這些問題。因此，詳細(xì)研究當(dāng)前高校學(xué)生管理工作的瓶頸與突破是很有必要的，本文提出了高校學(xué)生管理工作的新思路與新方法，它在一定程度上能夠推進(jìn)高校管理工作的改革，從而建設(shè)適宜師生工作與學(xué)習(xí)的和諧校園。

吉林大學(xué)是教育部直屬的全國重點(diǎn)綜合性大學(xué)，首批“211工程”、“985工程”大學(xué)，2017年入選國家一流大學(xué)建設(shè)高校。學(xué)校涵蓋哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、藝術(shù)學(xué)、交叉學(xué)科等13大學(xué)科門類；有本科專業(yè)139個，一級碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)63個，一級學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)49個，交叉學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)2個，碩士專業(yè)學(xué)位授權(quán)點(diǎn)33個，博士專業(yè)學(xué)位授權(quán)點(diǎn)6個；博士后科研流動站44個；有一級學(xué)科國家重點(diǎn)學(xué)科4個(覆蓋17個二級學(xué)科)，二級學(xué)科國家重點(diǎn)學(xué)科15個，國家重點(diǎn)(培育)學(xué)科4個。18個學(xué)科(領(lǐng)域)的ESI排名進(jìn)入全球前1%，其中2個學(xué)科排名進(jìn)入全球前1‰。

“新能源汽車雖然發(fā)展勢頭迅猛，但其采用的構(gòu)件多為金屬件，通過纖維復(fù)合材料替代金屬材料可以實(shí)現(xiàn)新能源汽車的輕量化，但纖維復(fù)合材料汽車構(gòu)件的成形制造技術(shù)裝備開發(fā)有待加強(qiáng)。相關(guān)企業(yè)可以提前布局，通過與高校產(chǎn)學(xué)研合作，加大投入，提升纖維復(fù)合材料汽車構(gòu)件成形技術(shù)裝備水平。

2010.07-2011.09 吉林大學(xué)，輥鍛工藝研究所、講師

針對新能源汽車和傳統(tǒng)汽車未來的發(fā)展，韓奇鋼給出了中肯的建議：“新能源汽車是未來汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的重要載體，新能源汽車替代傳統(tǒng)燃油車已經(jīng)成為大勢所趨。從某種意義上可以說，汽車行業(yè)面臨的變局是傳統(tǒng)車企和新能源車企在一條全新的賽道上的競爭。傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機(jī)、變速箱以及底盤三大核心系統(tǒng)在新能源汽車上出現(xiàn)了變革性替代解決方案，從而使得新能源車企能夠規(guī)避傳統(tǒng)汽車制造的技術(shù)壁壘，極大地降低了新能源車企準(zhǔn)入資格，未來在新能源汽車領(lǐng)域的競爭必然更加激烈。此外，新能源汽車的智能化、網(wǎng)聯(lián)化特征必然會對生產(chǎn)企業(yè)大數(shù)據(jù)分析能力、軟件應(yīng)用研發(fā)能力、數(shù)字化服務(wù)能力提出更高的要求，從而對傳統(tǒng)車企發(fā)展戰(zhàn)略制定、技術(shù)能力布局、組織架構(gòu)調(diào)整以及人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型等一系列重大決策提出緊迫的挑戰(zhàn)。

“盡管新能源汽車對傳統(tǒng)汽車的發(fā)展形成了巨大的挑戰(zhàn)，但傳統(tǒng)車企仍然具有自身的獨(dú)特優(yōu)勢，例如產(chǎn)品研發(fā)體系、質(zhì)量管控體系成熟，營銷售后體系完備等等。因此，面對新能源汽車的興起，傳統(tǒng)車企首先應(yīng)結(jié)合國家戰(zhàn)略目標(biāo)及市場需求，明確自身的新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略。應(yīng)針對新能源汽車的核心特點(diǎn)，重視對電動化、智能化研發(fā)的投入，盡快調(diào)整自身的人才結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)研發(fā)制造與智能化、數(shù)字化均衡發(fā)展的人才結(jié)構(gòu)布局。此外，傳統(tǒng)車企應(yīng)重視纖維復(fù)合材料汽車構(gòu)件的自主制造，應(yīng)積極開展現(xiàn)有傳統(tǒng)壓力成形設(shè)備升級改造，適應(yīng)纖維復(fù)合材料汽車構(gòu)件制造的需求。未來，纖維復(fù)合材料汽車構(gòu)件的設(shè)計制造將成為車企間競爭的關(guān)鍵因素之一?！?/p>

有了前面兩個環(huán)節(jié)的鋪墊，班級里絕大多數(shù)學(xué)生基本上能明晰這道題的條件是什么、問題是什么，哪些地方是需要格外注意的，哪些則是無用條件。接下來，就要請學(xué)生上臺扮演老師，充當(dāng)“小先生”，向全班學(xué)生分析這道題的解題思路，即第三個步驟：“情景說題”。

制造強(qiáng)國 人才先行

建設(shè)制造強(qiáng)國，教育尤其是高等教育發(fā)揮著基礎(chǔ)而關(guān)鍵的作用。產(chǎn)業(yè)界和高校面對的共同難題是：如何更好地打通創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈和人才鏈。為此，高校在人才培養(yǎng)方面要重視優(yōu)勢學(xué)科向交叉學(xué)科滲透和新興學(xué)科交融；強(qiáng)化優(yōu)勢學(xué)科、基礎(chǔ)學(xué)科，使得培養(yǎng)的人才有特色、根基強(qiáng)。

研究表明，寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力和國際化視野的高素質(zhì)應(yīng)用型人才短缺對我國的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)構(gòu)成明顯制約。據(jù)統(tǒng)計，我國2020屆高校畢業(yè)生規(guī)模約874萬人，同比增加40萬人。但是目前高等院校專業(yè)設(shè)置、教育資源分配仍存在著一些不盡合理的問題，造成人才培養(yǎng)偏差，部分專業(yè)培養(yǎng)過剩，而有些專業(yè)則無法培養(yǎng)和輸送合適人才，不僅浪費(fèi)了教育資源并且對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級發(fā)展造成了不利的影響。

韓奇鋼說到：“未來社會對人才的要求會越來越高，將更加需要跨學(xué)科、多領(lǐng)域、綜合性技能和素質(zhì)的人才，高等院校的專業(yè)設(shè)置也應(yīng)該在新興技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行專業(yè)內(nèi)涵重構(gòu)，融合新興技術(shù)，創(chuàng)新專業(yè)人才培養(yǎng)模式，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求的發(fā)展。此外，立德樹人也很關(guān)鍵，注重價值引導(dǎo)，從而培養(yǎng)出德才兼?zhèn)涞挠杏萌瞬拧?/p>

“為了培養(yǎng)更加適合技術(shù)發(fā)展和社會需要的人才，我們材料學(xué)院平均每年舉辦學(xué)術(shù)講座40余次，派出教師赴國(境)外參加學(xué)術(shù)會議50人次。2019年，超過10%的在校生赴國(境)外開展學(xué)術(shù)交流。在人才培養(yǎng)方面，近三年畢業(yè)博士生120人，碩士生462人，本科生966人。這些優(yōu)秀人才組成的團(tuán)隊研發(fā)了一批高水平的科研成果，取得明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益?！?/p>

施工人員在使用三軸式攤鋪機(jī)進(jìn)行滾動操作時，來回滾動不得少于3～4次。在施工過程中，需要使用人工鏟進(jìn)行找平處理，接著再用三軸攤鋪機(jī)，然后等到混凝土表面收縮硬化后，再安排專人采用灰刀對其進(jìn)行放射狀平抹處理?；炷谅访娴钠秸群痛植诙仁沁@一施工階段的重點(diǎn)目標(biāo)。

結(jié)束語

隨著《節(jié)能與新能源汽車 技術(shù)路線圖2.0》的發(fā)布，汽車節(jié)能指標(biāo)進(jìn)一步提升，將對汽車零部件產(chǎn)業(yè)鏈的材料、設(shè)計、制造等各個環(huán)節(jié)提出更為嚴(yán)格的要求，將進(jìn)一步促進(jìn)汽車輕量化策略的推廣實(shí)施。

對此，韓奇鋼團(tuán)隊將在現(xiàn)有技術(shù)成果基礎(chǔ)上，聚焦纖維復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計制造相關(guān)國家重大需求領(lǐng)域，圍繞高性能纖維復(fù)合材料汽車構(gòu)件設(shè)計制造，不斷深入拓展纖維復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計、成形制造新工藝與新裝備等方面的技術(shù)研究與應(yīng)用，更加主動地與應(yīng)用企業(yè)建立緊密聯(lián)合，積極探索和解決面向國家重大需求的工程問題，并不斷推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為我國汽車行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。