黃克智院士研討團(tuán)隊：聯(lián)合老中青 摸索力電磁

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清華大學(xué)航空航天學(xué)院黃克智院士、方岱寧教授、劉彬教授等實現(xiàn)的“電磁固體的變形與斷裂”名目獲2010年度國家天然科學(xué)獎二等獎

結(jié)合老中青 摸索力電磁

●先生記者 王仙茅 張?zhí)?/p>

圖為黃克智院士（右）跟方岱寧教學(xué)在停止學(xué)術(shù)探討。

　2011年1月14日上午，2010年度國度迷信技巧獎在國民年夜禮堂頒布。

　　清華大學(xué)航空航天學(xué)院黃克智院士、方岱寧教授、劉彬教授地點的科研團(tuán)隊因在“電磁固體的變形與斷裂”領(lǐng)域作出的出色奉獻(xiàn)，榮獲2010年度國家天然科學(xué)獎二等獎。當(dāng)方岱寧教授接過做作科學(xué)獎二等獎獎?wù)聲r，全部團(tuán)隊興高采烈。20年來，黃克智院士帶領(lǐng)這個團(tuán)隊在該領(lǐng)域廢寢忘食，不知疲倦地窮理探微，無私任務(wù)。此時現(xiàn)在，他們的支出與努力終究以如許一份高尚的邦家之光失掉了報答。

　　探索前沿 成就斐然

　黃克智、方岱寧、劉彬團(tuán)隊所從事研討的電磁固體智能材料是最近幾年來新興的一種工程資料。

　　這種材料因為具有力電或力磁直接轉(zhuǎn)化功能，在傳感器、致動器和精細(xì)把持元件等諸多工程元件中得到了廣泛應(yīng)用，在國防平安、古代化工業(yè)及醫(yī)療安康等領(lǐng)域施展側(cè)重要作用，相干產(chǎn)物的國際市場非常宏大。但是這類材料個別質(zhì)地很脆，所以其可靠性在現(xiàn)實應(yīng)用進(jìn)程中尤其重要。若何提高此類材料與器件的保險性，延伸其使用壽命，在國際上一直是一個懸而未決的困難。

　　此前，國際上對于電磁固體材料在電磁載荷下的變形與斷裂的科學(xué)實驗辦法和手腕還很不完美，實驗結(jié)果缺乏，一些多場耦合變形與損壞生效的機(jī)理尚不明白，沒有造成系統(tǒng)的電磁固體多場耦合變形與斷裂的理論，這在必定水平上限度了電磁固體材料器件性能與效力的提高及進(jìn)一步的工程應(yīng)用,國學(xué)培訓(xùn)班。面臨這類狀態(tài)，該團(tuán)隊率先在國內(nèi)開展了對該領(lǐng)域的科學(xué)研究。經(jīng)由團(tuán)隊近20年的盡力，針對電磁固體材料的力-電與力-磁耦合場變形理論、疇變演變法則、電/磁致斷裂機(jī)理、電致委靡掉效等成績，他們終極建破了一套電磁固體變形與斷裂的新理論、新方法和新判據(jù)，為此類材料與器件功效及牢靠性的進(jìn)步供給了重要的指點性倡議。這項研究波及固體力學(xué)、材料科學(xué)和電磁學(xué)的穿插領(lǐng)域，內(nèi)容體系豐盛且發(fā)生了許多原創(chuàng)性成果。

　　該科研團(tuán)隊不只在理論研究方面很有建立，還在電磁耦合場下變形與斷裂的實驗表征方法、測試技術(shù)、科學(xué)儀器手段等領(lǐng)域取得了沖破，獲得了一批原創(chuàng)性實驗發(fā)現(xiàn)與未見報導(dǎo)的新實驗成果。

　　經(jīng)過量年的不懈努力，他們自主研制出的力電磁耦合的系列實驗平臺，實驗設(shè)備多個技術(shù)目標(biāo)跨越國際同類平臺，被專家認(rèn)定為達(dá)到國際當(dāng)先水平，在該領(lǐng)域研究的實驗設(shè)備中盤踞著重要位置。

　　時至本日，黃克智、方岱寧、劉彬團(tuán)隊獲得的一批原創(chuàng)性的實驗發(fā)明與成果已在國際上失掉普遍援用和洽評，SCI他引近千次。在國際威望的《利用力學(xué)批評》雜志上頒發(fā)了基于本成果的長篇綜述文章,別的一部基于本成果撰寫的《壓鐵電固體材料斷裂力學(xué)》專著正由國際有名的施普林格出書社出版。該課題獲得國家發(fā)現(xiàn)專利9項。他們的科研團(tuán)隊不但在天下電磁固體材料研究領(lǐng)域存在很大的影響力，所取得的研究結(jié)果在國際上亦屬一流。

　　扶植梯隊 連合合作

　取得如此卓著的研究成果，離不開一支優(yōu)良的團(tuán)隊。航天航空學(xué)院固體力學(xué)研究所就是這方孕育成果的泥土。

　　實在在 2005年，由固體力學(xué)研究所的楊衛(wèi)與方岱寧掌管研究的課題“鐵電陶瓷的力電耦合失效與本構(gòu)關(guān)系”就獲得了國家自然科學(xué)二等獎。在這么短的時光里，他們持續(xù)兩次獲得如斯有分量的獎項，切實使人另眼相看。

　　在科研上獲得翻新，必需要有堅固的理論基本。固膂力學(xué)以是黃克智院士為首的老一輩就是堅實理論的奠定人。

　　黃克智特殊注重理論常識的積聚，他數(shù)十年如一日地努力，為研究所固體力學(xué)理論打下了堅實的基礎(chǔ)。

　　上世紀(jì) 90年代初，黃克智和他的一位博士生涉足外形影象合金，發(fā)展機(jī)器與熱耦合的研究，這項研究給黃克智在科研選題方面帶來了很大啟示。90年代中期，黃克智靈敏地意識到與電磁聯(lián)合的固體力學(xué)將對智能材料等領(lǐng)域起到主要感化，并且是固體力學(xué)的前沿。為此，清華固體力學(xué)研究所立即組建研究步隊，占據(jù)制高點。

　　未幾，從海內(nèi)回國的方岱寧加盟該團(tuán)隊。他擅長實驗，并且給團(tuán)隊帶來了國際上最新的信息和靜態(tài)。經(jīng)過對國表里研究狀況的剖析，團(tuán)隊抉擇以電磁功能材料的力學(xué)相關(guān)實驗為基礎(chǔ)，進(jìn)而開展理論和計算研究。以方岱寧為代表的中堅氣力順?biāo)旖舆^了科研的接力棒，負(fù)擔(dān)起了研究的重任。

　　固體力學(xué)研究一切一個非常好的傳統(tǒng)，就是注重科研力氣的新老瓜代、注重老師的梯隊建立。每當(dāng)新成員參加團(tuán)隊時，年長的教師城市在生涯和科研等多方面熱情照料，讓他們感到到這里是個暖和的家。新同道在這個聯(lián)合友好的小家庭迅速生長，很快擔(dān)當(dāng)起科研重?fù)?dān)。在方岱寧返國之初，他還不具備博士生導(dǎo)師資歷，然而黃克智無私地部署自己的三四個博士生由他重要指導(dǎo)，此中之一就是厥后生長為該團(tuán)隊青年主干的劉彬，這給了方岱寧很大的支撐。而當(dāng)劉彬留學(xué)歸離開母校任教時，方岱寧又忘我地將幾個博士生分給一樣還不擁有博導(dǎo)資格的劉彬指導(dǎo)。幾年上去，劉彬的工作迅速有了轉(zhuǎn)機(jī)。閱歷了這樣一個循環(huán)，劉彬深有感想地說，這種贊助對起步階段的青年先生長短常重要的。在這個群體里，相似這種老中青三代彼此輔助的例子舉不勝舉，并且更不足為奇的是，很多年輕人即便在這里沒有師承關(guān)系，也異樣失掉老教師的無力支持。

　　這種聯(lián)結(jié)互助并敢于向國際前沿攻堅的氣氛，不只取得了豐富的科研成果，而且使團(tuán)隊成員迅速成長起來。短短幾年，團(tuán)隊就有兩名博士生（馮雪2006年度，裴永茂2009年度）獲得全國百篇優(yōu)秀博士論文，其中馮雪在美國完成了博士后研究工作后回到清華，今朝同樣成長為團(tuán)隊的青年主干。

　　藏身理論 重視實驗

　上世紀(jì) 90年月初，固體力學(xué)研究所的實驗設(shè)備是十分粗陋的。研究職員做實驗時處在上萬伏的高電壓下，異常風(fēng)險。劉彬回想說：“實驗臺任務(wù)時，燈繩在強(qiáng)電磁場煩擾下始終在搖擺，連實驗室里的木凳子上都可使電筆發(fā)光。那時的前提確切無比艱難。”

　　而另外一件事更是讓團(tuán)隊下定信心開發(fā)高程度實驗設(shè)備。其時，黃克智指導(dǎo)的一名博士生赴法國加入學(xué)術(shù)交換，他在一次學(xué)術(shù)講演中展現(xiàn)了自己在形狀記憶合金領(lǐng)域最新的研究成果，預(yù)會人員均感線人一新。巴黎本地一所大學(xué)的相關(guān)人員聽了呈文后大受啟發(fā)，順著他的研究思緒，完成了一篇論文并投給了某一國際權(quán)威期刊。而在此之前，這名博士生也已將自己的論文投到該期刊。出乎意料的是，該期刊刊登了法國方面的論文而拒絕了這名博士生的，來由是他的文章缺乏三維實驗結(jié)果對比。這讓作為該研究理論開創(chuàng)者的黃克智團(tuán)隊覺得非常憤慨，內(nèi)心一直憋著一股勁兒，一定要爭回這口吻。因而他們抓緊了對實驗設(shè)備的自主研發(fā)。

　　團(tuán)隊本人著手計劃搭建了一個能夠停止多軸加載丈量的實驗裝備，這給科研實驗帶來了良多方便，激發(fā)了他們研發(fā)新試驗設(shè)備的能源。

　　很快，現(xiàn)在那篇被拒的論文增添了詳實的三維實驗內(nèi)容，黃克智團(tuán)隊將這篇論文重投回昔時謝絕刊發(fā)的期刊，成果文章很快就被登載了。

　　這件事讓團(tuán)隊成員深深清楚，不自己的實驗設(shè)備就會受制于人，要控制自動權(quán)就得研發(fā)自己的實驗設(shè)備。

　　十多少年來，該科研團(tuán)隊一直保持在實驗方面的進(jìn)步性，一直研發(fā)更新實驗設(shè)備。現(xiàn)在，實驗設(shè)備已經(jīng)過最后極其粗陋的“零代”更新到“第五代”。他們自立研發(fā)的實驗設(shè)備機(jī)能優(yōu)勝，在電磁固體力學(xué)領(lǐng)域享有盛譽(yù)。當(dāng)初這套實驗科學(xué)儀器和檢測設(shè)備已運(yùn)用到海內(nèi)外20多家產(chǎn)業(yè)企業(yè)和科研單元，2008年獲得教導(dǎo)部技術(shù)創(chuàng)造一等獎。

　　先進(jìn)的實驗技術(shù)和科學(xué)儀器為他們開展研究提供了有力的支持，他們的實驗論斷也被國際學(xué)者廣泛采取，個中一項實驗成果被國際多位著論理學(xué)者作為理論參照對照達(dá)17次。國際力學(xué)領(lǐng)域某著名期刊的主編對團(tuán)隊的論文非常觀賞。有一次，他指著團(tuán)隊的一張實驗照片說：“這是我所見過鐵電材料裂紋尖疇變最美麗的實驗照片！”

　　團(tuán)隊安身理論的原創(chuàng)性，他們在固體本構(gòu)關(guān)聯(lián)理論范疇的成績在國際力學(xué)界取得了很高的學(xué)術(shù)贊美，黃克智院士和方岱寧傳授樹立的鐵電材料本構(gòu)關(guān)系實踐被國際上評估為三個代表性理論之一。而在計算方面，年青的劉彬從海內(nèi)留學(xué)返來后，敏捷推進(jìn)團(tuán)隊開辟出一整套的多標(biāo)準(zhǔn)多物理場的盤算平臺，無力地共同了理論和實驗研究，而且在智能材料器件行動的定量猜測方面到達(dá)了一個新的高度。

　　在近20年的研究過程當(dāng)中，該科研團(tuán)隊逐步構(gòu)成了理論、實驗、計算三結(jié)合的研究方式，這在力學(xué)領(lǐng)域的研究團(tuán)隊中并未幾見。更讓人贊嘆的是，團(tuán)隊的研究在理論、實驗、計算方面均獲得了一批立異性的成果。實驗可以驗證理論，計算可以預(yù)測實驗，而理論又可以領(lǐng)導(dǎo)實驗與計算，這三者是相反相成的。團(tuán)隊中，有人擅長理論和計算，有人則善于實驗，成員各有千秋，分歧的思惟與研究方法在一路很輕易碰撞出創(chuàng)新的火花。

　　如今，該研究團(tuán)隊在電磁固體力學(xué)研究領(lǐng)域持續(xù)探究，又擔(dān)任承當(dāng)起國家自然科學(xué)基金委的嚴(yán)重項目“層狀電磁復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)與力學(xué)行為”，對下一代的新興智能材料構(gòu)造層狀電磁復(fù)合材料展開了攻關(guān)，他們正永不斷歇地向一座又一座的新頂峰攀緣……

　　起源：新清華 2011-04-08