新材料研究前沿的“追梦人” ——记国家科学技术发明二等奖获得者、山东科技大学教授崔洪芝
发布时间:2021-03-26 10:08 来源:《山东教育》高教2021年3月刊作者:特约通讯员 韩洪烁 A+A-
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崔洪芝,山东科技大学材料科学与工程学院院长,新世纪百千万人才工程国家级人选,山东省泰山学者攀登计划专家,作为第一完成人获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、山东省科技进步一等奖、山东省技术发明一等奖等奖项,在耐磨蚀抗热震结构功能一体化材料、高能等离子表面强化技术及装备研发应用中获多项原创性成果,解决了一系列材料科学技术方面的国际难题,多项科研成果应用于我国大型煤炭机械、内燃机、海洋钻采设备等关键运动部件,使其性能及寿命跃居世界前沿,为国家经济建设作出重要贡献。

2020年1月10日,2019年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行。山东科技大学崔洪芝教授团队主持的“耐磨蚀抗热震结构功能材料及涂层技术”项目获得国家技术发明二等奖,作为领奖代表,崔洪芝教授从党和国家领导人手中接过了获奖证书。

参加工作30多年来,崔洪芝对材料研究的梦想也正一步步走进现实。她面对国家海洋、能源领域的重大材料需求,矢志创新,拼搏奉献,突破了制约装备寿命的关键耐磨蚀材料与表面强化两项技术,为工作在腐蚀、磨损、高温等严酷环境的关键部件穿上国产的“防护服”。

“我认识崔洪芝有30年了,她始终是一个既能脚踏实地教学生,又能仰望星空做科研的人,给青年学者树立了很好的榜样。”中国工程院院士陈蕴博教授这样评价说。

“为祖国研究新材料就是我的科研使命”

“我们的装备想进行海洋勘探,勘探不了;我们机器想深井作业,实现不了……原因是什么?材料不过关!”20世纪80年代,还在读大学的崔洪芝经常听到老师这样说。

“我要开发性能过关的先进材料!”为了这句承诺,1989年,24岁的崔洪芝研究生毕业后,在填写毕业志愿时选择了山东科技大学,那时这所高校还是以服务煤炭行业为主。她说:“我国是煤炭大国,井下装备所用材料的好坏直接决定了开采的安全性和效率,我应该到最需要材料的地方去奉献自己的学识。”金属材料专业出身的她,开始琢磨着能为煤炭开采装备的材料研发做些什么。

通过调研崔洪芝发现,因腐蚀、磨损丢弃的开采设备零部件堆积如山,核心部件的磨损导致矿山频频发生安全事故,成为行业的心头病。而国外进口的材料和技术,价格却十分昂贵,普通企业承受不起。结合自己既有的研究基础和山东省科技发展的实际需要,经过与课题组反复研讨,崔洪芝选择了学术性和应用性均较强的前沿研究方向———耐磨材料和表面强化技术,作为自己研究的新方向。当时,很少有人从事这方面的研究,我国矿用材料、工程应用的表面强化技术,近乎空白。从此以后,无论是在工作时间,还是在安静的夜晚或节假日里,都能看到崔洪芝在实验室忙碌的身影。

在国家863计划、国际合作项目的支持下,崔洪芝与课题组开始了耐磨蚀材料及实用性表面强化技术开发的艰苦历程。没有设计方案,自己想;没有实验设备,自己造;没有数据,自己去一线试验。累了困了就睡在实验室,饿了就吃方便面。彼时,在与山东科技大学有合作的煤矿上,经常能看到崔洪芝和团队成员带着各种材料和零部件,前来试验。

团队成员宋强说:“有一段时间,由于过度劳累,以及颈椎与腰椎长期劳损,导致崔老师身体疼痛难忍,但她还是强忍身体的不适,与课题组刻苦攻关。”崔洪芝总说,在寻求新材料科学真理的路途上,没有捷径可走,唯有刻苦钻研、开拓创新,才能为国家创造出有价值的材料。

功夫不负有心人,崔洪芝带领团队攻克等离子束稳定性、可控性、大功率、小型化等技术难关,开发出等离子束表面冶金技术,填补了我国实用性高能束表面强化技术空白,一举将关键部件耐磨、耐蚀性能提高3至5倍,而且成本降低至原来的四分之一,为煤炭、石油、化工、冶金等行业开发出“用得起”的技术,为提升行业装备技术水平作出重要贡献,使我国的等离子技术走在了世界前列。该技术在我国机械、冶金、矿山、内燃机等行业得到广泛应用,取得了良好的社会效益,并于2008年获得国家科技进步二等奖。

这对崔洪芝来说无疑是极大的鼓舞。随后,崔洪芝先后承担和完成国家“863”课题、科技部国际合作重点项目、国家自然科学基金项目等,从耐磨蚀材料,到高性能结构功能材料;从矿山机械设备材料,到海洋装备材料。面对一个个新任务和更高挑战,崔洪芝以女性特有的细致和毅力来攻坚克难,最终以优异成绩向祖国交上了一份答卷。她说:“我是一名党员,为祖国研究新材料就是我的科研使命。哪里需要新材料,哪里就是我战斗的阵地。”

勇啃新材料研发的“硬骨头”

“越是有挑战的难题,崔老师就越往前冲。”在科技界,崔洪芝敢啃“硬骨头”是出了名的。凭借着敢于拼搏的科学精神,她带领科研团队攻克了一道又一道技术难关。

早些年,汽车尾气排放控制技术难,她迎难而上,开发新一代尾气净化材料;针对我国造纸行业造成的森林资源破坏、水污染严重等问题,她与企业合作开发环保型的包装纸,新型包装纸多项技术指标均优于国外同类产品。

近年来,立足新旧动能转换重大工程,崔洪芝又把目光瞄准国家海洋、能源战略的关键材料需求。针对我国建设海洋强国战略、新旧动能转换重大工程,大力发展海工装备、轨道交通、高端制造等领域,她提出利用材料基因工程技术,加快耐磨蚀材料的开发。

关键材料数据缺、标准少、效率低等一个个难题扑面而来。“做研究要耐得住寂寞,有一颗不破楼兰终不还的心。”面对困难,崔洪芝总是这样给团队成员打气。特别是为了积累实验数据,崔洪芝与团队泡实验室、讨论论证、现场测试;拆解、涂抹材料、重装……一遍一遍,日复一日,一次次失败逐渐蜕变成一个个进步。

终于,历时5年,崔洪芝团队与山东能源重装集团、潍柴集团、中车青岛四方等龙头企业合作,建立耐磨蚀材料数据库、搭建高通量技术平台、开发高速熔射表面强化技术。他们不仅开发出了20多种耐磨蚀材料体系,发明了高速梯层熔射技术,取代了传统高污染的电镀技术,而且将研发效率提高10倍,可针对不同工作环境快速设计出“量身定做”的“防护衣”,延长机械设备关键部件的服役寿命3倍以上。

崔洪芝介绍,该技术成果现已应用于矿井大型液压立柱,其寿命由1年延长至5年,并出口国外。这项技术还应用于工作在腐蚀、磨损、高温等严酷环境下的大型煤炭机械、内燃机、海洋钻采设备等关键运动部件上,解决了磨蚀、高温、热和机械冲击等严酷环境下材料关键性能相互制约、涂层高质量和低变形难以兼顾等国际难题,使其性能及寿命跃居世界前沿。目前,该成果应用已取得了20多亿元的经济效益,也形成了我国自主的材料、技术、标准体系。2019年,该成果荣获国家技术发明二等奖。

“依矿向海,特色发展”,是崔洪芝所带领的山东科技大学材料科学与工程学院的科研发展定位。2018年,在前期科研工作的基础上,崔洪芝依托行业和地域优势,确立海洋耐磨蚀材料与表面改性、材料腐蚀与防护、新能源与环境友好材料等特色研究方向。

船用发动机是船舶的“心脏”,而缸体是这个心脏的最重要部件。在船舶行驶过程中,经常因为缸体材料的磨损、腐蚀、磨蚀性能不足,而造成动力性降低,甚至破坏等问题,成为制约发动机性能的主要因素,是我国发动机“心脏病”的主要病因之一。

“让船舶发动机穿上金属陶瓷复合衣!”这一前沿项目成功申请到国家863计划的支持。崔洪芝带领团队研发了耐磨蚀组合涂层等离子熔射制备及表征技术,通俗来讲,就是给船的“心脏”穿上外衣。这个材料就像一层保护膜一样,解决了发动机缸体、曲轴以及港口机械设备中关键部件表面的磨损、腐蚀难题。这是她在耐磨蚀材料领域取得的又一项实用性很强的科技成果。

如今,崔洪芝又将目光转向新能源新材料产业领域,带领团队聚焦涉海高品质金属材料、能源材料和海洋资源化利用等方面的性能研究和技术攻关。比如,在新能源新材料产业,依托学校铝离子动力和储能技术协同创新中心,开展高效电催化材料、金属离子电池、离子液体电解液研究;在轨道交通方面,把方向瞄准轨道的耐磨蚀研究。

崔洪芝不惧“硬骨头”,始终把国家和社会的需要作为前进的最大动力。在她看来,无论科研之路多么艰难坎坷,当科研做出成果的那一瞬间,所有的付出都值得了。“那时我所能感受到的只有喜悦,这也是科研最吸引我的地方。”

亦师亦友的“引路人”

在师生眼里,每天穿梭在实验室里的崔洪芝就是一位严格的师长,是亦师亦友的“引路人”。

崔洪芝对青年教师和学生的科研工作要求甚为严格,不能有一丝一毫的差错。有的研究生记录实验数据不认真,有的磨制金相试样草草了事,导致测试结果误差较大,有的在做表征过程中不加思考,抓不到材料的典型特征,崔洪芝发现后都会严厉批评,并耐心指导,杜绝学生形成科研惰性,培养学生良好科研习惯。“我们能够很快适应新的科研工作环境,都得益于读书期间,崔老师严格的指导和训练,让我们养成了严谨的科研习惯,终生受用。”学生谢想说,目前,他已在中车青岛四方车辆股份有限公司担任工程师。

为了培养年轻人,几乎每一个项目,每一次外出试验,崔洪芝都会带着青年学者一起参与其中。她经常邀请一些院士和行业专家来校做科研讲座,让青年人多和学界“大咖”交流,还亲自编写培训资料,利用休息时间为团队成员培训,提高他们的科研水平。崔洪芝说,希望年轻的科研人员快速成长起来,创造更多的创新成果。

崔洪芝认为,科研要反哺教学,科研成果也要服务于人才培养。在带领团队做好科研的同时,她还亲力亲为做好“育苗”工作。30多年来,崔洪芝一直坚持在教学一线,为本科生、研究生授课。她上课从不照本宣科,总是结合最新发展动态、最先进的行业技术启发学生的创新意识和创新精神。听过崔洪芝讲课的学生,对其评价都很高。在教学中,崔洪芝经常以看似不经意的方式与学生“聊天”,指导学生结合所学知识,开展自主设计创新实验,并为学生提供实验经费。在指导学生创新时,崔洪芝不论多忙都会挤出时间,帮助学生战胜困难。有时,因为教学、科研任务重,崔洪芝十分疲惫,可一旦学生来求助,她就会打起精神,给予耐心指导。

学生王明亮说:“尽管科研任务重,但崔老师还是把不少时间都花在学生身上。”有一件事让他记忆深刻。有一次他在晚上9点提交了一篇论文,凌晨时收到崔老师回复说明天早晨见面。第二天一早他来到崔洪芝的办公室,发现10多页的论文初稿被大改了一遍,每一页都是密密麻麻的批注。

崔洪芝治学严谨,经常挂在嘴边的话是“只有不会教的老师,没有学不好的学生”。她说,这句话是她读硕士研究生时,她的导师李承欧教授对她说的。有一次,一名学生因生病未能赶上课程,崔洪芝专门用录音机把讲课内容录下来发给学生,学生说:“听崔老师的课每一堂都有不同的收获,每一堂都不舍得落下。”

多年来,崔洪芝可谓“桃李满天下”。“崔老师亦师亦友,每次发短信向她求助,她总会第一时间给予反馈。”曾获全国高校“百名研究生党员标兵”的崔蓝月动情地说。现在她也成长为一名山东科技大学的教师。

硕果终有飘香时。崔洪芝先后被授予“山东省优秀科技工作者”“山东省先进工作者”“山东省高校优秀共产党员”“山东省三八红旗手”等多项荣誉称号。2020年1月,崔洪芝作为科技界代表受邀参加了中央2020年春节团拜会。

“未来新材料的发展关键在人才。”崔洪芝说,“为祖国培养更多创新型人才是我义不容辞的使命。我希望和他们一起,在材料科研的跑道上快速前行。”


责任编辑:扈美辰

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