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【转载】陕西科技报:挑战世界科学难题的“小女子”——专访中国青年科技奖特别奖获得者杨丽教授

时间:2022-11-29 09:31

【转载】陕西科技报:挑战世界科学难题的“小女子”

——专访中国青年科技奖特别奖获得者杨丽教授

 11月12日,在浙江温州举行的2022世界青年科学家峰会上,第十七届中国青年科技奖揭晓,西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院执行院长、华山领军教授杨丽荣获特别奖。

这项由中央组织部、人社部、中国科协共同设立并组织实施的科技奖,旨在造就一批进入世界科技前沿的青年学术和技术带头人,表彰奖励在国家经济发展、社会进步和科技创新中作出突出成就的青年科技人才。

网搜该新闻图片,杨丽教授竟然是一位身材纤瘦娇小、柔美清雅的“小女子”。她何以获此殊荣?记者一查“吓一跳”,原来“小女子”研究的是世界性科学“大课题”——航空发动机热障涂层破坏理论与评价技术。

国家奖励正是基于她在该领域,围绕国家重大需求和关键科学问题攻关而做出的突出贡献。1115日,记者带着种种疑问和好奇专访了杨丽教授。

杨丽

(11月15日,杨丽教授在西安电子科技大学长安校区办公室接受本报记者采访。)

极具挑战性的科学难题

航空发动机是飞机的“心脏”,乃国之重器,是国家核心竞争力的重要标志之一。研究其热障涂层的破坏理论与评价技术有什么意义?

杨丽介绍说:“航空发动机最核心的部件之一是涡轮叶片,这也是发动机运行中温度最高的部位。保护它的热防护材料就是热障涂层,就像人需要穿衣服一样必不可少,若是失效剥落了,就会导致飞行器发生故障甚至坠毁。对于热障涂层而言,涂层表面以及与基体界面性能的好坏,直接决定构件整体性能的优劣。因此,准确评价热障涂层表面与界面性能,对于保障航空发动机的服役安全可靠性具有十分重要的意义。”

“我研究的方向就是这方面内容,就像医生诊断病人一样,对热障涂层剥落的机理进行分析评价并提出解决方案。”

杨丽进一步解释道:“目前涡轮叶片金属材料承温能力约1100度,超过这个温度,金属会软化甚至断裂,所以要在金属表面外加一层更耐高温的材料,比如陶瓷。我们的研究,就是模拟航空发动机热障涂层的环境,建立这一环境下涂层剥落的力学模型,发展剥落过程的实时检测方法,分析热障涂层剥落机制,这是保障热障涂层安全服役的关键环节。”

一代材料,一代装备。作为提升航空燃气涡轮发动机服役温度最切实可行的技术,热障涂层已成为航空发动机、燃气轮机高压涡轮叶片等热端部件必不可少的热防护材料,极大程度上决定了发动机的性能与发展水平。可见,深入研究热障涂层技术破坏理论与评价技术,对缩小我国航空发动机与世界先进水平间的技术差距,促进航空、航天、能源等领域的发展,同样具有举足轻重的战略意义。

“热障涂层剥落是发动机安全服役所面临的巨大瓶颈问题,也是目前极具挑战的前沿科学难题。本质是热和化学环境下的力学失效问题,即力热化耦合。而热障涂层的表面与界面失效破坏,正是航空发动机涡轮叶片的主要破坏模式之一。”杨丽说。

但开始从事这一研究领域时,无论学术界还是应用部门对热障涂层剥落问题并没有太关注,因为当时大部分科研机构都在专注于热障涂层材料的设计和制备。尽管如此,杨丽和团队依然坚持这一领域的研究,克服种种困难,提出模型、研制实验平台、发展检测技术,这期间经历的曲折可想而知。她说:“当时应用部门基本上还没有需求,没有相应的实验设备,更没有科研经费的支持,甚至连实验样品都很难得到。”

突破多项核心关键技术

成功总是乐意垂青那些披荆斩棘、敢于攀登的勇者。从2002年开始至今,杨丽先后主持过国家自然科学基金重大项目课题、国家部委项目等科研任务,这些给予了她更多更强突破核心关键技术的底气。

她说,热障涂层模拟考核装置与测试技术能提供最可信、直接的实验依据,是热障涂层破坏机制分析、评价技术研究领域的热点与重点,也是世界强国的封锁点。2005年,团队做成第一代模拟装置。经过10年不懈探索、改进,2015年做成第三代,基本能满足航空热障涂层实验需求,但依然是静态。在这个基础上,2017年攻克关键技术,研制出我国首台热障涂层高温高速旋转动态模拟装置,为旋转高温部件模拟考核提供了关键实验平台。

目前,凝聚着杨丽及团队成员20多年心血的这项研究,已取得力--化耦合问题学术前沿的突破性进展,建立了同时考虑生长大变形与反应耗散的力--化耦合力学理论;产生国家发明专利40多项,获美国发明专利1项、俄罗斯专利1项;以第一完成人制定热障涂层国家相关标准1套(含11个标准);在包括力学和涂层领域国际顶尖期刊JMPSIJPIJSSActa Mater等在内的高水平期刊上发表论文110余篇,出版专著《热障涂层破坏理论与评价技术》及其英文版,被学术界评价为“阐明复杂而又重要的应力场”“多方面的贡献”“实时检测新方法”。

团队通过与国内航空及涂层领域单位的长期合作,实现了力--化耦合理论、实验平台与分析方法的广泛应用与采纳,有力推动了我国热障涂层相关关键技术的突破,被评价为“关键技术支撑”“填补国内空白”。

成果先后斩获2020年湖南省自然科学一等奖、2017年部委技术发明二等奖、2014年湖南省自然科学一等奖等省部级奖项。

杨丽本人先后入选2项国家级领军人才、2项国家级青年人才等人才称号,带领团队入选2项省部级科研创新团队,担任中国力学学会物理力学专业委员会副主任委员、中国稀土学会热防护涂层专业委员会副主任委员、中国材料研究学会青年工作委员会副主任委员等学术职务。

在实验室

 (杨丽教授在实验室指导学生。

“那些年,我们上过的固体力学课”

1998年的那个夏天,18岁的杨丽以全校第一名的成绩考上湘潭大学,但机械工程专业并不是她的兴趣与理想。

“一开始,自己并不用心,后来才对这个专业有了深刻认识。”杨丽笑着说,因为自己出生在湖南常德澧县一个贫困的小山村,看到机械就勾起童年的记忆,那时父亲经常在家里修那些老旧的农业机械,机器的轰鸣声和飞尘总是弥漫在家里。父亲还常让自己帮忙把手伸进油乎乎的机器里取掉落的零件,被黑油污腻满的小手很难洗,这让她对机械有种莫名的抵触。

2002年,杨丽开始硕博连读并留校工作。导师给她布置了一项关于“航空发动机热障涂层”的工作,从未涉及该领域的她凭着一股韧劲,查阅500多篇文献,形成思路,做出充满自己对课题理解、想法与规划的PPT。在小组讨论会上,她出色完成课题汇报,详实的资料和图片、生动的讲解赢得导师大赞。

从此,她钻进这项研究“不可自拔”。2007年博士毕业,2012年被破格评为博士生导师,2014年晋升教授。

说到教学,她也是成果累累,曾获中国力学学会全国徐芝纶力学优秀教师、湖南省五四青年奖章、湖南省教学成果一等奖2项等奖励。

杨丽认为大学老师应该注重思想的引领、方法的传授与知识体系的更新。她20年来坚持本科教学第一线,亲力亲为指导硕士、博士研究生。她的研究生罗俊辉告诉记者:“杨老师特别注重思想和方法的引领,注重学生创新意识和能力的培养,尊重团队成员的想法,能充分挖掘大家的潜力和创造力。”

杨丽总能把枯燥的固体力学课讲得通俗易懂,学生很少缺课或请假,甚至其他系的学生都追随她的课,到教室提前占位。这种场景还被拍照传到网上,标注着“那些年,我们上过的固体力学课”。

罗俊辉感叹道:“杨老师无论科研还是教学,都非常认真负责,太令我敬佩了。我以后步入社会或搞科研,要像杨老师一样不断学习,有责任感和进取心。”

“希望未来成为妈妈那样的人”

2007年,杨丽与心仪的人结了婚。2009年,女儿出生。

“从我9岁开始,父亲就一直疾病缠身,母亲2012年中风,身体偏瘫。”杨丽回忆道,母亲中风那年,父母几乎全年都在医院度过。爱人也是研发人员,工作也很忙……

看着杨丽瘦瘦弱弱的身体,难以想象,那该蕴藏着怎样强大的力量,不声不响扛起事业、家庭中里里外外、许许多多的事务和责任。可她略显疲惫的脸颊上,分明透露着“刚强、自信和幸福”。

女儿的童年,都是在杨丽的办公室度过,也耳濡目染地感受到杨丽对工作的认真、对自己的严格、对学生的教诲。她说,女儿上学后懂事自律,把自己管理得井井有条,如今上初二,学习、生活都自立自强。更欣慰的是,女儿曾说“尽管妈妈陪伴我很少,但她用行动潜移默化影响着我,希望未来成为妈妈那样的人”。

未来,面向国家重大需求,杨丽和她带领的团队依然要攻坚克难、精益求精。我们期待,她在科研教学领域开创新辉煌! 

  

 

内容来源:陕西科技报

/陕西科技报记者 周 励

/周仁杰