11月10日,由東華大學、北京空間機電研究所、同濟大學、集萃纖維研究所聯合成立的航天柔性材料聯合交叉中心在南通創新區正式啟動。
圖源:南通發布
航天柔性材料作為新材料領域的“新藍海”,在航空航天、新能源汽車、智能穿戴設備等領域應用廣泛,發展前景廣闊。破解該行業的技術難題,關鍵在持續強化基礎研究,加快科技成果轉化。航天柔性材料聯合交叉中心是發揮各方優勢、實現集成創新的重要創新平臺,對于集聚高端人才和優質項目、更好助推產業創新和區域創新具有重要意義。
當天,航天柔性系統材料技術研討會同步舉行。中國科學院院士、國家自然科學基金委員會黨組成員、副主任陸建華,中國工程院院士薛群基,東華大學副校長趙震,中國科學院院士、纖維材料改性國家重點實驗室(東華大學)主任、教授朱美芳,北京空間機電研究所副所長阮寧娟等專家學者參會。
集高強度的科研、教學、管理于一身,熟悉朱美芳的人都稱她為中國材料界的“超女”:作為科研團隊領頭人,她深耕纖維領域40余年,推動了我國纖維質量“由低到高”的科研突破,讓纖維產業走上“由大到強”的發展道路,相關成果獲得顯著的社會效益和經濟效益;作為東華大學材料科學與工程學院院長、中國科學院院士,她堅持傳道授業解惑,讓熱愛科研的“學術基因”在一代代學生中流淌,培養了一批批國家發展急需的棟梁之材;作為南通在外的杰出科學家,她雖在滬工作,但反哺家鄉、回饋桑梓的腳步從未停歇……
做接地氣的科研
1965年,朱美芳出生于江蘇如皋一個普通農村家庭,當時的生活條件十分清苦。在曾是鄉村教師的父親和通情達理的母親支持下,她成了當地少數幾個能讀書的農村女孩之一。1982年,朱美芳以優異成績考入東華大學材料科學與工程學院,自此開啟了她與東華、與紡織行業數十年的情緣。
東華大學材料科學與工程學院是中國培養材料高端人才的搖籃。1954年,錢寶鈞和方柏容兩位教授在上海創建了新中國第一個化學纖維專業,這正是東華大學材料科學與工程學院的前身。
自考入大學化纖系學習開始,朱美芳就以一種不畏失敗、持之以恒的習慣在纖維行業里浸潤了30多年,從分子層面上弄懂了纖維材料后,她的觸角也延伸到許多相關領域,從建筑材料到到宇航材料,這些年她的研究從未停止,產品也越來越豐富多樣,許多都填補了國內空白。主要研究方向有:納米復合材料與智能材料,纖維成形理論,功能纖維及高分子材料,生物纖維。在通用聚丙烯纖維材料的細旦化與功能化、熱塑性聚合物納米復合功能材料的結構控制和纖維成形理論、功能納米結構組裝及高聚物納米纖維靜電成形機制等交叉前沿領域取得了一系列新成果。
至2018年,朱美芳已主持完成國家自然科學基金、國家863計劃、國家科技攻關等項目22項,申請發明專利26項(已授權6項)。在本領域知名學術刊物Macroml Rapid Comm,Appl Polym Lett,Polymer,Polym Eng Sci-Part A,Macroml Mater Eng等發表學術論文80余篇(其中SCI、EI、ISTP收錄50余篇),編撰專著5部(章),30余次應邀做學術報告。獲上海市科技進步一等獎等3項,教育部科技進步二等獎1項,“八五”技術創新優秀項目獎1項,上海市優秀產學研項目一等獎1項,上海市教學成果一等獎1項。
60多年來,在“崇德博學、礪志尚實”的東華文化的熏陶下,一代東華材料人以崇尚學術、追求卓越、務實求真的精神在學術研究、社會服務的道路上不斷求索并結出了累累碩果。
在東華大學30多年的朱美芳一直秉持東華大學材料學院推崇“做接地氣的科研”的理念。“所謂‘接地氣的科研’,我叫它‘頂天立地’:‘頂天’是要求學生們要有超前的思維和國際化的視野;‘立地’是要有實踐能力。”朱美芳說,“工科的老師不到車間、一線了解現實中的工廠,要做好材料教學工作是很難的。”
做科研者,首先要做好一名工人。朱美芳這樣要求學生,也這樣要求自己。在當老師的前10年,她每年都會用一個月時間下工廠,有時甚至會睡在車間,因為實驗是連續的,必須隨時觀測、隨時記錄。“我非常享受在車間一線從事生產研究的過程,盡管會遭遇高溫等困境,但帶學生觀察,隨時講解,這種直觀的感受與課堂中上課的效果是完全不同的。”朱美芳說。
2020年,朱美芳正式增選為中國科學院院士,成為這批11名滬上新院士中唯一的60后女性。
“第一堂課”和“最后一堂課”
除去優良的家風帶給朱美芳的熏陶外,學校教育同樣讓朱美芳成長成才。“我的高中老師們對我的教育不僅限于知識的傳遞,更教會了我全面發展。”“對老師的最好報答就是成為他們!”在東華大學度過了本科和碩士階段的學習生活后,朱美芳得到了留校任教的機會,堅守講臺、教書育人。
從剛開始的兼職輔導員,到1994年破格晉升副教授,1998年破格晉升教授,再到高分子材料與工程系副系主任、系主任、材料學院院長助理、副院長,直至現在的材料科學與工程學院院長、纖維材料改性國家重點實驗室主任,與其他東華材料人一樣,朱美芳以東華這個材料學院中的“老字號”為榮,并努力讓其站在世界高度研發先進纖維,獲得“國際知名度”。
多年來,朱美芳堅持給本科生上“第一堂課”和“最后一堂課”,幫助學生扣好學業和職業生涯的“第一粒扣子”。給本科生的第一堂課主要介紹材料學科的概況和國內外材料領域的發展趨勢,激發學生的學習興趣。大四畢業前,她會給學生講材料制備方法學、國際材料前沿和材料行業情況,幫助他們實現從本科生到研究生或企業人的過渡。
在培養人才方面,朱美芳創導的“博導班主任”也成為東華大學材料學院的特色。“博導班主任”中,有的是資深教授,有的是國家杰出青年科學基金獲得者、長江學者特聘教授,還有中青年海歸教授,他們多為我國纖維研究領域的領軍人物,主要任務是“釋疑解惑”,通過言傳身教為學生在學習、科研、人生等方面的困惑及時提供有針對性的引導和幫助。
朱美芳說,培養高水平人才的秘方是“重實踐”和“重交叉”。為了提高學生的實踐能力,她曾帶著學生們走訪160多家企業,到生產現場與企業的技術人員進行討論,讓學生們親身感受市場需求和急需攻關的難題。為了提升學生的學科交叉研究能力,她倡導組建了東華大學新材料產業學院,并成功獲批國家首批現代產業學院。學院匯聚了來自材料、計算機和環境專業的老師,以及上海商飛、上海石化等5家企業的導師,培養產業急需的高素質創新人才。學生們可以有更多機會去企業實習,未來也能更好地服務于行業和產業發展。
今天,從學院畢業的不少學生已成長為國內外知名教育科研機構如英國帝國理工、德國亥姆霍茲能源所、復旦大學、上海交通大學、北京大學等高校材料學科的學術帶頭人。而讓朱美芳記憶深刻的還有一件事,那就是化纖1990級本科畢業生中,同一寢室的3名學生畢業后各自創辦了材料領域的公司,且先后成功上市。在受邀參加這3家上市公司的上市慶祝活動時,朱美芳是格外欣慰的。
攻克世界難題
中國的纖維產業從無到有、從小到大,現在到了從大到強的轉變階段。在功能性纖維方面,源于70%的產量和廣闊的市場潛力,中國的實力比較強,質和量上處于并跑和領跑地位;在生物質纖維方面,與國外處于齊頭并進初步發展階段,而在高性能纖維方面,中國還處于跟跑和并跑階段,將來要做到領跑就必須主動創新。高性能纖維的研發能力如何,直接關系到國與國之間的競爭實力。
憑著一股沖勁,朱美芳和她的團隊不斷攻克世界難題。
如何把納米材料添加到高分子材料中,充分發揮其功能?這道題難住了全球很多研究者。添加量高,對材料的流動性影響增大,成型加工困難;量低,對纖維成型影響小,但功能性難體現。如何做到添加量小,但功能性保持和舒適感增強?
朱美芳團隊經過無數次實驗,發明了溶膠原位聚合和原位氧化還原兩項技術,制備出“低含量、高分散、高效能”的抗菌功能聚酯。他們還研發了抗菌阻燃功能雜化材料一體化制備技術,并應用于萬噸級短纖、長絲生產線上,制成率從90%提高到97%,成本降了3成。項目整體技術在浙江恒逸、上海德福倫等國內化纖龍頭企業全面應用并實現產業化,30多類功能產品被廣泛用于服飾家紡、交通運輸、安全防護和國防軍工等領域。
今天,在東華大學材料科學與工程學院里,150多人的科研團隊依然在日以繼夜地努力拼搏,希望攻克高性能多功能和智能纖維材料領域前沿的技術難題。
近年來,朱美芳團隊聚焦國家重大戰略和地方經濟社會發展需求,通過纖維與納米、生物、仿生等學科的交叉融合,在化學纖維理論和技術方面不斷突破,重點研發與航空航天、國防軍工、生命科學、信息和環保技術、新能源等相關的多功能、高性能和納米纖維材料,在醫用材料、石墨烯纖維、智能水凝膠等領域均有建樹,促進了我國化纖材料的高功能化、納米化及智能化發展。
在生命科學領域,他們和心臟病學專家葛均波院士的科研團隊合作,致力為“中國造”心臟支架提供優質的纖維材料;和上海公共衛生臨床中心專家團隊合作研發高安全主動抗菌抗病毒的防疫材料及制品。
2020年,朱美芳團隊通過瞬時釋壓紡絲成形設備,開發出高阻隔、高耐磨、高透濕安全防護材料,部分物化指標甚至超過了國際著名公司的明星產品,僅用了20多天就制備出一系列有限次使用的醫用防護服。最近,他們正和神經生物學家、生物物理學家蒲慕明院士的科研團隊合作,希望在侵入式和非侵入式腦機接口用纖維材料領域取得突破……
回饋桑梓
雖長期在外地工作,但朱美芳反哺家鄉、回饋桑梓的腳步從未停歇。2021年,以朱美芳院士核心研發團隊為骨干,江蘇集萃先進纖維材料研究所有限公司在南通成立,為江蘇省先進纖維材料及應用技術行業的產業升級、創新驅動發展提供支撐和技術服務。“南通的家紡業、建筑業、制造業都是優勢產業,纖維材料在南通的運用前景廣闊。”
研究所以朱美芳院士團隊的研究成果為依托,以南通及長三角相關企業市場需求為基礎,在技術與應用兩方面進行業務輸出,積極對接國家重大需求、重大專項與示范工程等資源,為國家先進纖維與聚合物材料應用技術行業的產業升級、創新驅動發展提供支撐和技術服務。
10月11日,南通市發布第一批概念驗證中心、成果轉化基地備案公示名單(全市共3家單位入選),江蘇集萃先進纖維材料研究所有限公司入選市成果轉化中試基地。
集萃纖維研究所以支撐先進纖維材料和應用技術產業發展為目標,以突破先進纖維基礎研究向產業化推進過程共性與關鍵技術為重點,布局纖維材料研發、技術、制造、應用全產業鏈研究,重點開展高性能纖維、功能纖維、生物基纖維、天然纖維等產品的技術研究和集成創新,在成果轉化方面,近兩年開展中試及產品驗證20余項,合同額超2000萬,已迅速成長為規上科技服務業企業。
朱美芳表示,我國合成纖維發展60年,從無到有,從小到大,現在產量已占全球70%以上,但部分高性能纖維還受制于人,“當代科學家就是要弘揚和學習近代實業家張謇的家國情懷,我將盡己所能,帶領團隊不斷打破國外技術壟斷,服務國家戰略,向著纖維強國、科技強國的目標奮斗”!
來源:南通網、西鄉情韻、江海晚報、集萃纖維JGAFM、集萃纖維研究所
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