著名詩詞研究專家王步高教授曾以《清華大學百年賦》1854 字描寫清華百年滄桑變遷的歷史和對未來的美好期望,盡管人事更遷,但清華那種“自強不息、厚德載物”的精神、“行勝于言” 的校風等一以貫之,“誠信為人、嚴謹為學、為人與為學并重”清華,在任何學科都有著國之棟梁之才,是祖國發展的中堅力量。記者有幸采訪了清華大學材料學院黨委副書記荊濤,下面在荊濤副書記的帶領下陪您一同走進清華大學材料學院,共覽清華材料人拼搏奮斗的風采……
記者:請您簡單介紹一下材料學院的創立及發展現狀?
荊書記: 清華大學材料科學與工程系建于 1988 年,由化學工程系的無機非金屬材料專業、工程物理系的材料物理專業、原機械工程系的金屬材料專業組成。20 多年來,建成了一支高水平的師資隊伍,做出了一批高水平的科研成果,培養了一批優秀的人才,大大提升了清華大學材料學科的實力、學術聲譽、國內和國際影響力。2012 年 12 月 27 日,經學校批準,由原材料科學與工程系、原機械工程系材料加工學科組建了材料學院,下設材料物理與化學系、材料加工工程系、無機非金屬材料系、金屬材料系、復合材料系。在教育部組織開展的學科評估中,清華大學的“材料科學與工程”一級學科連續多次排名第一。
材料學院師資力量雄厚,現有教授 / 研究員 44 人 (含兩院院士 7 人 . 千人計劃5人),副教授/副研究員30人,高級工程師 19 人,講師 7 人,另有兼職教授 3 人,博士后 30 余名。材料學院現有在校本科生350名, 碩士研究生197名,博士研究生 285 名,其中外國留學生 40余人。材料學院已與美國、法國、日本、韓國等近十多個國家和地區建立了科研合作及研究生聯合培養等方面的合作,有多位知名學者在國際著名材料科學與技術領域學術期刊、國際材料聯合會、國際玻姆物理學會、聯合國工業發展組織等有影響的學術團體兼職。
記者:請您概括介紹下材料學院的科研情況?
荊書記: 材料學院擁有一支包括 7 名院士、5 名千人計劃教授、10 名長江講座 / 特聘教授、8 名杰青等在內的高水平教師隊伍,包括 1 個基金委“創新群體”、1 個科技部創新團隊、2 個教育部創新團隊;建有新型陶瓷及精細工藝國家重點實驗室、先進材料教育部重點實驗室、先進成形制造教育部重點實驗室、北京(國家)電子顯微鏡中心、中心實驗室等科研基地;以及“先進材料”
國家實驗教學示范中心、“北京市高技術陶瓷材料與工藝國際合作基地” 、 “科技部功能材料國際聯合研究中心”等多個教學中心和國際合作基地。配有高真空多功能濺射設備、Arbin 多電極恒電位儀 / 恒電流儀、掃描探針顯微鏡、離子注入機、超高真空電子束鍍膜機、大功率(18kW)面探測器單晶 X 射線衍射儀、大功率(18kW)多晶 X 射線衍射儀、超聲掃描顯微鏡、SGI 工作站 /SGI workstation、超導磁鐵系統、Tescan掃描電鏡、真空甩帶機等實驗設備。
材料學院瞄準材料科學前沿、國民經濟主戰場和國家重大需求開展研究,注重學科交叉,形成了材料微結構及表征、計算材料科學及工程仿真、材料制備工藝及加工工程、新型信息功能材料、新型能源材料、環境友好材料、再生醫學及仿生材料、極端條件材料等有特色和在國內外有影響力的研究方向。材料學院每年發表的 SCI 論文數量連續多年名列清華大學榜首,有相當數量的學術論文發表在 Nature,Nano Letters,Advanced Materials, PhysicsReports,Materials Science & EngineeringR-Reports 等高水平期刊上,獲得了多項國家級獎勵,研究水平得到了國際國內同行的認可。據 ISI 統計,本學科近 10年發表的 SCI 論文數量和被引用次數居全球高校前列。
記者:還請您再多介紹一下三個重點實驗室的相關情況?
荊書記: 新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室的主要研究方向包括:信息功能陶瓷材料、功能復合材料設計與新材料探索、高性能結構陶瓷、陶瓷材料先進制備工藝、能源與環境材料、生物陶瓷材料。實驗室在透明氧化鋁陶瓷與高壓鈉燈、復合氮化硅陶瓷刀具、高性能鐵電壓電陶瓷及低燒技術、陶瓷膠態成型新工藝、高性能低溫燒結軟磁鐵氧體、納米骨修復材料以及復合材料的結構與性能關聯等方面取得了多項重大成果。實驗室每年設立近 20 項開放課題,接收國內外客座研究人員來室開展研究工作,還創辦了國際學術刊物 Journal ofAdvanced Ceramics , 由Springer出版發行。先進成形制造教育部重點實驗室的主要研究方向包括:材料加工過程模擬仿真、輕金屬材料成形加工技術、新型能源材料及納米材料的制備及加工、激光材料加工及增材加工技術、重型燃氣輪機及航空發動機關鍵熱部件材料的成形加工技術。自 2007 年開始建設以來,實驗室累積科研經費接近 3 億元,獲得國家科學技術進步獎二等 2 項,省部級科學技術獎 7 項,發表論文 450 篇,其中 SCI 論文 250 篇,引用 3000 多次,授權發明專利 194 項,成為我國材料加工技術研究的重要研究基地。
先進材料教育部重點實驗室的主要研究方向有:離子束與材料作用、材料微結構形成與演變、新型金屬材料、信息與電子材料、新型高分子材料、核材料、生物與仿生材料、能源與環境材料。
實驗室承擔了 973、863、國家自然科學基金及橫向合作等大量項科研項目,科研與產業化相結合也取得了重要進展,僅 2007 - 2012 年五年間就有 114 項成果授權了發明專利。一些項目通過了國家相關部門的成果鑒定用于實際生產,如“機動車尾氣凈化用關鍵材料”、 “移動通訊用濾波器關鍵技術”、“納米晶磷酸鈣膠原基骨修復材料”等,并有一些項目轉讓給了相關的企業取得了良好的經濟效益,如“新型空冷貝氏體模具鋼”、“高強高韌車鉤”等。還有一批優秀的學術著作和教材出版,如《電子顯微分析》、《生物礦化》、《材料的電磁光基礎》等。
X射線光電子能譜儀
X射線衍射儀
記者:清華人重團隊,善協同,請您介紹下材料學院的科研團隊?
荊書記: 首先介紹下楊志剛教授帶領的“材料的高溫氧化及熱腐蝕”團隊。
“材料的高溫氧化及熱腐蝕”團隊十余年來年與日本三菱,東芝、住友,美國波音、GE 和歐洲西門子等世界著名高溫材料公司開展了合作研究,在燃氣輪機用高溫鎳基、鈷基合金的高溫氧化、熱腐蝕和材料的失效分析方面開展工作。具有深厚金屬相變專業背景,利用相變擴散的理論、專用軟件和先進的分析表征手段對氧化機理和過程進行理論分析和表征,對活性元素和合金元素在高溫合金抗氧化性的作用上進行了深入的研究和理論分析;并進行了相關高溫合金材料的失效分析。該團隊以國際科學前沿和國家戰略需求為導向,關注氧化機理的基礎研究的同時,也積極推進面向國家重大科技需求燃氣輪機及涂層材料的應用研究,提出有效預測評估CoNiCrAl 涂層粘結層壽命的方法。探索高溫服役過程中高溫合金析出物的轉變規律和不同類型析出物的長大和粗化動力學。研究高溫合金葉片在服役條件下析出相、碳化物、晶粒尺寸等組織退化情況,初步實現服役條件下典型燃氣輪機葉片材料的組織評估和壽命預測。取得了具有重要影響的研究成果。該團隊十余年來培養了多位具有專業研究素養的優秀博士和博士后,分布于高校,研究機構及跨國企業。此外,該團隊具國際化特色, 有多名來自日本、 英國、 法國、墨西哥、巴基斯坦、印尼、伊朗和泰國等國家的留學生參加科研工作。
再談談材料學院另一個非常重要的團隊——以李恒德院士、陳鶴鳴教授、馬春來教授、白新德教授、張政軍教授等為領導的“核材料腐蝕與防護”研究團隊。
逸夫樓
清華園
清華大學是我國高校中最早設立核材料博士點的高校,在過去幾十年中為國防建設和核電事業急需的核材料和核技術人才培養做出了巨大貢獻。以李恒德院士、陳鶴鳴教授、馬春來教授、白新德教授、張政軍教授等為領導的“核材料腐蝕與防護”研究團隊在過去 30多年一直從事與核能相關材料的應用基礎研究。研究方向包括:(1) 核燃料包殼材料(鋯、不銹鋼、石墨、鋁等)的輻照腐蝕與表面改性;(2) 同位素示蹤技術在腐蝕科學中的應用;(3) 納米結構半導體的光電制氫與武器老化的信息傳感;(4) 聚變堆用耐等離子體輻照功能梯度材料及與新型防氚滲透涂層; (5)5f 電子結構模擬合金的材料基因組研究等。 “核材料腐蝕與防護” 研究團隊主持、參加和完成了核工業集團公司、國防科工委、科技部、國家自然基金委等課題20 多項,曾獲得總裝備部科技進步二等獎,核工業集團公司科技進步二等獎以及北京市高等教育教學成果一等獎。發表學術論文 100 余篇,出版的教材與專著多部:《反應堆材料學》、《材料腐蝕與控制》、《核材料科學與工程》系列叢書等。“核材料腐蝕與防護”研究團隊將瞄準學科前沿,服務國家安全和核能發展需求,進一步拓展材料在極端環境中的應用研究,以尋找失效基因、開發防護手段、預測材料壽命及開拓新功能材料為目標和使命。
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