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陈云飞:掀起摩擦耗能的盖头来

通讯员 吴涵玉中国科技网·科技日报记者张晔

日前,东南大年夜学机器工程学院陈云飞教授团队在在离子输运钻研取得了重大年夜钻研进展,相关成果颁发在《JACS》上(《美国化学会志》,举世材料和化学领域最具影响力的期刊之一)上。这是继陈云飞领衔的项目“摩擦界面的声子通报理论与能量耗散模型”荣获国家自然科学二等奖后,其团队取得的又一紧张进展。

单枪匹马独闯纳米摩擦学

从原始社会的钻木取火开始,人们就已经在和摩擦打交道了。只管对摩擦现场的使用和熟识由来已久,但迄今为止,人们对付摩擦耗能的机理仍未“吃透”。

理解和掌握由摩擦导致的能量耗散,以及能量在界面上的运输机理,是机器工程学科面对的紧张学科问题。环抱这一问题,东南大年夜学机器工程学院的陈云飞教授已经率领科研团队在摩擦学和传热学的领域里钩深索隐二十余年。

1995年,彼时的陈云飞照样东南大年夜学机器学专业的一位青年博士,跟随留英归来的导师从事与摩擦相关的钻研。卒业留校后,陈云飞正筹备追随导师成绩一番作为时,迎来的却是导师前往国外深造的消息。在校内钻研摩擦的蹊径上,年轻的陈博士一会儿成了孑然一身的一小我。

没有指示,没有经费,连复印费都必须自己承担的陈云飞寄盼望于申请基金上,但进展并不顺利。接连碰鼻之后,陈云飞深感这样下去不是持久之计,开始卖力核阅自己的钻研偏向。颠末适当调剂,他将钻研的重心转到微纳米尺度的摩擦上来,终于在1998年顺利申请到了国家自然科学基金。

回忆起这段艰巨的韶光,陈云飞颇为感慨:“这是我人生中很紧张的迁移改变点。”

恰是此次迁移改变点,让陈云飞确定了在摩擦学领域的钻研偏向。此后,他前往美国加州大年夜学伯克利分校交流进修,打仗国别传热学领域的钻研,创造性地将摩擦与传热结合起来进行探索,为日后返国开展科研奠定了根基。

2002年,陈云飞从国外访学归来,只管此时的他尚未具备博导资格,但已有同事宁神地将门生保举到他的身边,跟随他展开摩擦学和传热学的钻研。

决不让灵感一闪而“过”

二十四载时间须臾即逝,陈云飞徐徐从一名通俗青年西席生长为机器设计专业的学科带头人,也培养出一届届优秀的门生,此中不少门生卒业后选择留校,与陈云飞继承并肩作战,日益成为钻研摩擦学和传热学的中坚气力。

和门生们待在一路评论争论是陈云飞最爱好的工作。在他看来,这不仅是交流学术的主要道路,也是引发科研灵感的紧张滥觞。此中,最令陈云飞印象深刻的就是发明超晶格布局法领导热系数最小值呈现的前提,这恰是今年获奖项目中的紧张成果之一。

超晶格是两种材料交替发展所形成的周期性布局,每层材料的厚度可节制在几个纳米,具有极高的界面密度。经由过程合理设计材料组分和周期布局,可以使用量子阱的尺寸效应实现对声子、电子运输的主要调控。超晶格布局是否存在法领导热系数最小值不停困扰着半导系统体例造业,同时也是微纳制造、微尺度传热学和物理学中一个异常故意义的钻研课题。

陈云飞带领团队从2000年早先后对80多组超晶格布局进行实验测试,但进展不停不显着。在一次评论争论中,门生提出的一些设法主见让陈云飞模糊感觉在理论上是可行的,“花光阴去验证”在他脑海里一闪而过,旋即又被拉回慌忙的现实中。然则,陈云飞并没有放过此次灵感,待到寒假开始,他便迅速地投入到对新设想的验证中,颠末连日大年夜量的谋略,终极发明这一设想确凿是成立的!

基于这一发明,团队改变了钻研思路,采纳分子动力学模型对超晶格布局进行建模,终极揭示了声子在超晶格布局运输的机理,在国际上最早给出法领导热系数最小值呈现的前提。

面对“超级关卡”他选择放空思绪

做理论钻研不仅必要超高的学术热心,更必要强大年夜的生理本质。

在和摩擦学、传热学打交道的二十多年间,陈云飞曾数次面临“超级关卡”久攻不下的逆境。每当这时,陈云飞便选择将问题放一放,让思绪放空,打会儿太极拳,或者练会儿气功,在有限的时空内放缓内在的节奏。待心境平复后,陈云飞又会从新回归到做科研的热心中来。

常日里,陈云飞的生活节奏被科研、教授教化、行政几只巨手攥得牢牢的,险些没有属于自己的休闲光阴,而到了寒暑假,别人欢享假期,他却在潜心学术,由于对他来说,这样心无旁骛地思虑研究的时机其实弗成多得。

在陈云飞的带领下,团队多年来迎难而上,始终致力于摩擦的声子耗散机理、声子在多层膜界面和法向输运的理论建模事情,终极发清楚明了摩擦耗能与声子主导频率的定量关系,提出了声子沿多层膜布场所场面内和法向的输运模型,并使用微纳制造技巧研制了纳米布局的丈量平台,实现对纳米布局界面的摩擦、热、电参数丈量,取得一批立异性成果。

在2018年度国家科技奖中,陈云飞领衔的项目“摩擦界面的声子通报理论与能量耗散模型”荣获国家自然科学二等奖,该项目成果不仅深化了人们对摩擦耗能机理的熟识,也为在工程上实现摩擦系数和导热系数的主动节制供给了根基理论支持。

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