能源特色类高校助力能源转型(二)

2024-05-27 05:58:01海棠飞絮
求学·理科版 2024年6期
关键词:东北大学中南大学

海棠飞絮

冶金和矿业文化是十分古老的文化,但经过数千年的发展,到今天它们依然焕发着强大的生命力。在今天的“朝阳产业”新能源产业中,稀土等矿物质的挖掘、有色金属的冶炼等,发挥着重要的作用。

以冶金和矿业类学科见长的中南大学等高校,在新能源产业中,输出了大量尖端研究成果,培养了大批行业领军人才,极大地推动了我国新能源产业的发展。

中南大学

知行合一 经世致用

解决矿产开采中的难题

近年来,深地采矿已成为全球矿产资源开发的新趋势、新常态。在我国,深地、深海、深空领域的資源开发利用是“三深”战略中的重要内容,也是战略性矿产资源储备的重要保障,对占领科技和国防制高点至关重要。

“大多深地战略性矿产资源赋存环境复杂、矿岩坚硬,采用传统钻爆法开采不仅扰动大、效率低,还极易产生有毒炮烟,有害身体健康。因此,深地战略性矿产资源的安全高效开采一直是世界性难题。”中南大学资源与安全工程学院教授王少锋说。

如何解决这一难题?王少锋和团队思来想去,决定研究深地硬岩矿体的非爆机械化开采技术,开辟一条新路。“与传统的钻爆法相比,非爆机械化开采技术通过采矿机械,在地底深处也可以连续破岩,就像路面上的旋挖机,可以利用刀具的不断旋转将岩石挖出来,从而实现深地硬岩矿体的安全绿色高效连续开采。”王少锋说,安全始终是第一位的,传统的钻爆法通过爆破岩石进行采矿,危险系数高,而非爆机械化开采技术大大提高了采矿的安全性。

非爆机械化开采技术还能实现绿色采矿,不仅能减轻开采过程中对周围岩体的扰动,还能大幅降低开采后对人类居住环境的影响。另外,机械化采矿是智能化采矿的重要技术前提,日后只要在机械化开采的基础上增加智能控制模块,开采工作就能实现智能化。

如今,王少锋和团队研究的技术已在贵州、山东等地的矿山得到应用。

“我博士就读于中南大学,所学专业是矿业工程。中南大学的矿业工程是国家“双一流”建设学科且在“软科世界一流学科排名”中名列第一,再加上长沙是“工程机械之都”,湖南是“有色金属之乡”,因此,我的所学所研在这里便大有用武之地,尤其是在建设全球研发中心城市的新征程中。”王少锋说。

在新能源领域异军突起

在新能源领域,中南大学有着独特的学科优势。冶金、化工、材料等专业是电池发展的重要基石,而中南大学在冶金、化工、材料科学与工程等方面学科优势明显、底蕴深厚。此外,中南大学带头申报的国家能源金属资源与新材料重点实验室是目前国内最大的新能源材料研究平台之一,也是中南大学开展新能源材料研究的重要依托平台。

中南人撑起了国内新能源产业的“半壁江山”:比亚迪创始人王传福,毕业于中南大学冶金物理化学专业,多年来,他靠着手机电池缔造了一个庞大的新能源汽车版图,至今覆盖了新能源汽车、动力电池、半导体等领域;容百科技创始人白厚善,出身于中南大学有色冶金专业,是正极材料行业资深的技术专家和企业家,曾主导过国内第一家正极材料上市公司“当升科技”;动力电池鹏辉能源创始人夏信德,曾就读于中南大学冶金物理化学专业;动力电池回收龙头企业格林美,由中南大学冶金与环境学院校友许开华创立;新能源汽车领域的杰出专家欧阳明高教授,曾就读于中南大学车辆工程专业……这份长长的优秀校友名单,离不开中南大学新能源人才培养赓续积累的底蕴。

此外,中南大学的科研工作者在新能源领域也做出了卓越的贡献:何继善院士发明的广域电磁法勘探深度达8千米,为湖南丰富页岩气资源的探测做出了重要贡献;在清洁能源氢能制备领域,潘军教授团队为高效电解水制氢、设计调控催化剂、推动规模化产氢的发展等做出了重要贡献;在有机太阳能电池领域,邹应萍教授课题组提出的策略,大幅提高了有机太阳能电池的效率,对有机太阳能电池的大面积制备非常重要……

中南大学在新能源领域异军突起、人才辈出的背后,是无数中南人在新能源领域的不懈奋斗。

中南大学名片

中南大学由原湖南医科大学、原长沙铁道学院与原中南工业大学于2000年4月合并组建而成。原中南工业大学的前身为创建于1952年的中南矿冶学院,原长沙铁道学院的前身为创建于1953年的中南土木建筑学院,两校的主体学科最早可溯源至1903年创办的湖南高等实业学堂的矿科和路科。原湖南医科大学的前身为创建于1914年的湘雅医学专门学校,是我国创办最早的西医高等学校之一。

学校的数学、材料科学与工程、冶金工程、矿业工程、交通运输工程等5个学科入选国家“双一流”建设学科;材料科学、工程学、临床医学、计算机科学、化学、药理学与毒理学、生物学与生物化学、神经科学与行为学、数学、分子生物学与遗传学、社会科学总论、免疫学、精神病学与心理学、地球科学、环境科学与生态学、农业科学、物理学、微生物学、经济学与商学等19个学科进入ESI全球排名前1%,其中材料科学、工程学、临床医学、计算机科学、化学、药理学与毒理学等6个学科进入ESI全球排名前1‰。

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中南大学多个“最”

2000年4月,中南大学由湖南医科大学、长沙铁道学院与中南工业大学合并组建而成,被称为中国最年轻的一所“985”高校。此为一“最”。

学校坐落在长沙,占地面积317万平方米。在湖南的5所“双一流”高校中,中南大学在本省的占地面积最大。此为二“最”。

从国家“双一流”建设学科来看,中南大学和国防科技大学的国家“双一流”建设学科在湖南的5所“双一流”高校里数量最多,都是5个。此为三“最”。

目前,中南大学拥有全球最完备的“地质、采矿、选矿、冶金、材料、加工、制造”有色金属学科体系链,也可视为一个“最”。

北京科技大学

举矿冶之星火 铸钢铁之强国

创新发展铝合金相关技术

由中国工程院院士周克崧、邱定蕃等7人组成的评价委员会,对珠海市润星泰电器有限公司、北京科技大学、广东省材料与加工研究所完成的“铝合金凝固控制及4G/5G通信基站大型薄壁件流变压铸产业化”项目进行评审后认为,该项成果在铝合金凝固控制及大型薄壁件流变压铸技术方面达到了国际领先水平。

评价委员会认为该项目主要的创新点有:发明了一种新型高效的铝合金均匀凝固控制技术及装备,显著提高了铝合金的内部质量、力学性能、导热系数和耐蚀性能,同时提高了铝合金的表面质量和尺寸精度,减少了后处理工作量;研发出了适于半固态压铸高导热大型薄壁件的铝合金材料及模具设计技术;建立了全新的铝合金凝固控制浆料处理、输送、压铸及取件一体化、自动化、高效率的大型薄壁件流变压铸生产线,能大批量生产4G通信基站大型薄壁壳体件和新能源汽车电源转换壳体件等成形件,能在国内外率先开发出5G通信基站大型薄壁壳体件并投入生产,处于国内外同类产品领先水平。

该项目由北京科技大学材料科学与工程学院康永林教授课题组、珠海市润星泰电器有限公司及广东省材料与加工研究所共同完成,拥有完全自主知识产权,获得授权发明专利20项,打破国外企业的技术垄断,不仅用于4G/5G通信基站的散热壳体、滤波器,也用于新能源汽车的“三电”(电源、电控、电机)结构件。

助力钢铁产业转型升级

2022年4月,习近平总书记给北京科技大学的老教授回信,对培养更多高素质人才,促进钢铁产业创新发展、绿色低碳发展提出殷切期望。

为助力钢铁产业转型升级,北京科技大学进行了多方面的努力。

系统凝练重点方向。面向国家重大需求、聚焦重大现实问题,系统梳理和凝练学校优势特色学科方向,对标碳达峰、碳中和要求,积极布局绿色低碳冶金、先进金属材料、智能制造等前沿性新兴方向,深化交叉融合。

深入推进有组织科研。坚持“四个面向”,在组建大团队、建设大平台、承担大项目、产出大成果上下功夫,凝练面向2030年到2035年的重大科学问题和关键技术问题,集中力量解决制约钢铁产业创新发展、绿色低碳发展的“卡脖子”问题。

2022年,学校牵头承担的国家重大科技基础设施项目“重大工程材料服役安全研究评价设施”通过国家验收;绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室完成重组;北京材料基因工程高精尖创新中心完成第一期周期建设评估和新一期建设论证。

此外,学校牵头组建的国家能源多模式工业储能技术研发中心,助力我国能源革命、制造业绿色升级和社会低碳可持续发展。

北京科技大学名片

北京科技大学的历史渊源可追溯至1895年北洋西学学堂创办的中国近代史上第一个矿冶学科。

1952年,學校由天津大学(原北洋大学)、清华大学等6所国内著名大学的矿冶系科组建而成,名为北京钢铁工业学院,是新中国建立的第一所钢铁工业高等学府。1960年,学校更名为北京钢铁学院,并被批准为全国重点高等学校。1984年,学校成为全国首批正式成立研究生院的高等学校之一。1988年,学校更名为北京科技大学。1997年5月,学校首批进入国家“211工程”建设高校行列。2014年,学校牵头的,以北京科技大学、东北大学为核心高校的“钢铁共性技术协同创新中心”成功入选国家“2011计划”。2017年,学校入选国家“双一流”建设高校。2018年,学校获批国防科工局、教育部共建高校。目前,学校已发展成为一所以工为主,工、理、管、文、经、法等多学科协调发展的教育部直属全国重点大学。

在第四轮学科评估中,北京科技大学的科学技术史、冶金工程获评A+,材料科学与工程获评A。

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科技创新硕果累累

世界上第一台弧形连铸机、我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”和第一枚洲际运载导弹的壳体材料、我国第一台国产工业机器人等均在北京科技大学诞生。

韩静涛教授团队研发的卷筒式伸杆机构技术,保证了月球探测任务的顺利进行,我国由此成为世界上第三个掌握该技术的国家。

连续出任“蛟龙号”海试现场总指挥的北京科技大学校友刘峰说:“我清楚地记得,毕业设计时,导师是怎样手把手地教我进行实验的,这种‘传帮带的人才培养方式对我影响深远。”

王辉绵啃下了自主生产笔尖钢这块硬骨头,为数百亿支圆珠笔安上了“中国笔头”。

李晓刚教授团队与首钢合作研发的产品,最终应用于北京冬奥会滑雪大跳台和雪车雪橇中心场馆等工程中。

……

大到“大国重器”,小到圆珠笔头,均有北科大人的身影。

东北大学

矢志科技报国

点石成金 为国选矿

基于对国家矿产资源战略安全深切的责任感,东北大学铁矿资源绿色开发与利用学术团队在韩跃新教授的带领下,从2003年起,就开始研究鞍山地区贫杂铁矿资源的选矿难题。在团队的选矿生涯里,鞍山广袤的矿区,成了他们校外的大实验室。

功夫不负有心人,一线的扎实调研,让团队找出了这一难题中最核心的问题:含碳酸盐铁矿石难以用常规方法分选。

找到最核心的问题之后,团队便把矿样带回实验室,开始对其中的每一种矿物及其在浮选过程中的特性进行昼夜不息的观察和分析。他们将含碳酸盐难选铁矿资源的开发利用作为主攻方向,从理论、技术和应用装备等方向进行击破,研发成功了“分步—分散协同浮选”新技术,并在实践中捷报频传、全面丰收。2019年,该技术获得国家科学技术进步奖二等奖。

此外,针对复杂难选的铁矿资源,团队提出了氢基矿相转化(原称“悬浮焙烧”)关键技术。氢基矿相转化技术利用氢气等还原性气体作为还原剂,将矿石中的弱磁性铁矿物转化为强磁性铁矿物,从而实现复杂难选铁矿资源的绿色高效利用。这一技术已经在酒钢集团和辽宁三和矿业赞比亚公司实现了工业化应用,经济效益明显。

点石成金,化废石为宝石,这不是“魔法”,是东北大学矿物加工人的青春、智慧、汗水和坚守!

勇闯新路,矢志追求

“我国的钢铁工业要从并跑到领跑,必须做好原创性、前沿性、颠覆性的研究,在‘从0到1的研究上下真功夫,抢下被‘卡脖子的技术山头,做到人无我有、人有我精、人精我强。”中国工程院院士、东北大学教授王国栋说。

20世纪八九十年代,我国的钢铁工业发展与世界领先水平仍有不小的差距,许多“大国重器”使用的高端钢材,仍受制于人。王国栋深知,只有突破钢铁材料生产技术的瓶颈,这些高端钢材才能不受制于人。于是,在国家“973计划”项目的支持下,他和团队承担了“轧制过程中实现晶粒细化的基础研究”这一课题。

当时,日本、韩国已相继启动了探究晶粒细化极限的实验。但凭借多年的一线经验与相关的实验结果,王国栋和团队决定不盲目追随日韩的潮流,而是定位在我国现有工业条件下能够实现的目标,创新性地提出了晶粒适度细化的概念。有了新的头绪后,王国栋和团队开始了长期“驻扎”宝钢的生活,实验、分析、计算,调研、座谈会、讨论……王国栋和团队穿梭于实验室和宝钢之间,昼夜奋战。

1999年9月,经过无数次实验后,“超级钢”诞生了!这也是世界上第一次用工业化的轧机轧制“超级钢”的成功实验。这一研究成果连创国际竞争的4个“第一”:第一次在实验室条件下得到了原型钢样品;第一次得到了钢铁工业生产的工艺窗口;第一次在工业生产条件下轧制出“超级钢”;第一次将“超级钢”应用于汽车制造。

2004年,欧洲研究出热轧钢板超快速冷却技术,我国也十分关注这一领域,但可惜的是,我们一直处于跟跑位置。

为了成为领跑者,王国栋和团队兵分两路:一路由擅长装备研发的王昭东、袁国等中青年学者带头,根据钢板淬火机的工作原理,进行控制冷却系统硬件的研发;一路则由擅长组织性能调控的刘振宇等教师牵头,开发热轧过程中的组织性能预测技术,建立我国自己的钢材组织控制软件。

后来,在南京钢铁厂的生产线上,有一个场景特别令人振奋:印刻着“RALNEU”(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室的缩写)标识的超快冷装置(自主研发的国产装备)和西马克集团生产的预矫直机(进口装备)一前一后地矗立在生产车间中,仿佛在“硬核”过招。

除了热处理技术和装备、钢铁智能制造等前沿领域逐渐进入领跑行列,王国栋还满腔热忱地推动协同创新,结合钢铁行业工序复杂、涉及学科专业及行业众多等特点,组织覆盖“采矿—选矿—炼铁—炼钢”的全流程协同攻关。

2019年底,在王国栋的积极推动下,河钢集团、华为集团、东北大学联合成立了“工业互联网赋能钢铁智能制造联合创新中心”,与时俱进地运用“5G+”技术等賦予行业发展新动能。

绿色化的钢铁产品,有力地强健了大国的“筋骨”。“海洋石油981”深水半潜式钻井平台、观音岩水电站、南海荔湾深海油气田厚壁管线、“华龙一号”三代核电技术全球首堆示范工程……这些光彩夺目的“国之重器”,承载着国家和人民的重托,凝聚着王国栋和团队的心血和汗水。

东北大学名片

东北大学是国家首批“211工程”和“985工程”重点建设高校,2017年进入首轮“双一流”建设高校行列,2022年进入第二轮“双一流”建设高校行列。

东北大学始建于1923年4月,是一所具有爱国主义光荣传统的大学。1928年8月至1937年1月,著名爱国将领张学良将军兼任校长。1931年“九·一八”事变后,东北大学被迫流亡办学。1949年3月,东北行政委员会决定,以东北大学工学院和理学院(部分)为基础成立沈阳工学院。1950年8月,学校定名为东北工学院。1993年3月,学校复名为东北大学。1997年1月,沈阳黄金学院并入东北大学。1998年9月,学校划转为教育部直属高校。

在第四轮学科评估中,东北大学的控制科学与工程获评A,软件工程、材料科学与工程、计算机科学与技术获评A-。

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细数东北大学创造的“第一”!

我国第一个建筑系、第一座新型20吨小高炉、第一个工业企业电气化专业、第一台模拟电子计算机、第一套钢铁工业节能理论和技术、第一台国产CT机、第一块“超级钢”原型钢、首个流程工业综合自动化国家重点实验室、首个钢铁共性技术协同创新中心……这些都是东北大学创造的“第一”。东北大学扎根东北大地,在人才培养、科技创新和产学研合作等方面形成了鲜明的办学特色,为我国革命、建设和改革做出了重要贡献。

上海大学

自强不息,道济天下

在科研领域取得重大研究进展

2023年12月,由中国有色金属学会组织评选的“2022年度中国有色金属十大进展”揭晓,上海大学材料科学与工程学院钟云波教授领衔的“新能源产业关键材料超常冶金与制备”重点创新团队完成的“高强高导高弹铜及铜合金磁控超常冶金制备技术与应用”项目成功入选。

团队依托上海大学材料科学与工程学院、省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,基于材料制备的五要素,从高强高导高弹铜及铜合金制备的共性难点入手,将钢铁冶金、电磁冶金等领域的先进技术与铜及铜合金熔铸制备相结合,提出了“5G6H—五搞六化”的磁控超常冶金与制备新思路,开发了磁控深度净化连铸新技术、电磁旋振连铸新技术及非真空熔炼—电磁连铸—强塑变加工—定制热处理全流程制备技术,成功实现了高强高导高弹铜及铜合金材料的高洁净/纯度、超细晶、高均质、高性能及低成本制备。

该项目技术推动了铜加工行业的技术进步,对提高企业的生产效率、市场竞争力等具有重要作用。如今,该项目产品已被应用于新能源汽车、微电子、航空航天等领域,服务国家大科学装置等重大工程。

这也是上海大学“新能源产业关键材料超常冶金与制备”重点创新团队二十年磨一剑,在科研领域取得的又一项重大研究进展。

人才与智慧之光

上海大学凭借一流的师资、一流的学科、一流的平台造就了一流的人才:在2020届毕业生中,环境与化学工程学院博士生罗磊,围绕“从0到1”的原始创新,成功研制出了人工纳米抗体,相关成果发表在《美国科学院院报》等重要刊物上;材料科学与工程学院博士生王琦琨,聚焦“卡脖子”技术,从事氮化铝单晶生长研究,获得20多项专利,打破了欧美的长期垄断;管理学院硕士生谢天豪,组织团队研究中小微企业融资难的问题,在第十六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中勇夺特等奖;钱伟长学院本科生史雨晨,在美国大学生数学建模竞赛中获得特等奖提名奖(Finalist)……

此外,校友是学校培养质量的投影。目前遍布世界各地的上大人已有30万余名,其中很多人成就卓越:1987届物理系校友黄勇,是国际著名的光器件专家,其领衔研发的高双折射保椭圆光纖,达到世界领先水平;1997届机电工程与自动化学院校友王迅,因在激光投影手机产业方面的杰出贡献,被授予“优秀中国特色社会主义事业建设者”称号……

在人才的支撑下,上海大学也为国家的重大工程贡献了智慧和力量:孙晋良院士研发的碳/碳复合材料已被批量应用于我国多个型号的航天运载器;无人艇团队研发的“精海”系列无人艇已被广泛应用于南海巡航、东海勘测、南极科考等领域……这些上天入海的“大国重器”,均闪耀着上大人的智慧之光。

未来,上海大学将以奋发有为的精神状态追卓越、创一流,以钉钉子精神抓部署抓落实、务实功求实效,以绣花功夫把工作做扎实、做细致,以高水平改革开放推动学校发展再上新台阶,为谱写中国式现代化建设的上海新篇章贡献上海大学力量!

上海大学名片

上海大学位于上海市,是上海市属的综合性大学,是国家“双一流”建设高校、国家“211工程”建设高校,是教育部与上海市人民政府共建高校,入选国家“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越新闻传播人才教育培养计划等。

1922年10月23日成立的上海大学,是中国共产党主导创办并实际领导的第一所正规大学。孙中山、李大钊、陈独秀、毛泽东等悉心关怀,于右任、邓中夏、瞿秋白、蔡和森、任弼时、张太雷、恽代英、邵力子、陈望道、田汉等贤达汇聚上海大学。学校在中国革命史和教育史上留下了光辉的一页,彼时享有“文有上大,武有黄埔”“北有五四时期的北大,南有五卅时期的上大”的盛誉。

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人才济济的上海大学

20世纪20年代的上海大学践行“养成建国人才,促进文化事业”的办学宗旨,成就瞩目,英才济济。杨尚昆、王稼祥、秦邦宪、关向应、李硕勋、王步文、刘华、何秉彝、杨之华、张琴秋、钟复光、丁玲、戴望舒、谭其骧、王一知等都从这里走出,他们中有党和国家领导人,有为国捐躯的烈士,有著名的社会活动家,有一流的学者、作家、剧作家、诗人等,在马克思主义理论传播、社会科学研究、自然科学普及等方面做出了杰出的贡献。

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