【武汉理工合并组建20周年】20项代表性科技成果

武汉理工大学自2000年5月合并组建以来,共获得国家科技奖励39项(其中学校作为第一完成单位23项),省部级科技奖励特等奖、一等奖104项(其中学校作为第一完成单位65项),社会科技奖励特等奖、一等奖92项(其中学校作为第一完成单位32项)。

为庆祝学校合并组建二十周年,这里我们选取20项具有代表性的科技成果,分为“基础与交叉前沿科学原始创新”“服务建材行业转型升级”“服务交通行业转型升级”“服务汽车行业转型升级”“服务国家重大工程与装备安全”五个板块进行展示。

进入21世纪,材料科学与能源和生命科学的交叉融合,诞生了能源材料科学和生命复合材料科学等前沿科学领域,正在深刻影响和引领着材料技术、能源技术和生物技术的变革。20年来,张清杰院士、余家国教授、麦立强教授、孙涛垒教授、唐新峰教授、赵文俞教授、黄海军教授领导的团队,在基础与交叉前沿领域开展原创性研究工作,取得了本领域具有国际广泛影响的丰硕成果。

——他们提出了热电磁全固态能源转换新材料的科学概念,发现了热电磁耦合产生的材料新效应与新功能,开创了高效热电磁能源转换新材料及其变革性技术的新领域。

——他们构建了国际上第一个单根纳米线电化学储能器件,发现材料电化学过程中容量快速衰减的科学规律,推动了电化学原位测量和高性能储能器件科学技术发展。

——他们揭示了光催化材料微结构与性能的关系,提出了梯形异质结的新概念,颠覆了人们对传统II型和Z型异质结认识,为发展新一代高效光催化材料指明了方向。

——他们提出了生命体与无生命等级结构材料的多层次复合新原理,建立了定量描述仿生等级结构中物质传输和交换的广义默里定律,开创了生命复合材料及其变革性技术的前沿领域。

——他们发现了人体内蛋白纤维化的界面手性效应和纳米尺寸效应,提出了抗蛋白纤维化多靶点新药设计理论与药物体系,为解决阿兹海默病百年挑战性难题指出了新方向。

——他们建造了国际上第一台超高倍聚光大型太阳能热电-光电复合发电系统,结合质子交换膜电解水制氢,开辟了低成本绿色化制氢的前沿技术领域。

这些原创性成果在世界顶级学术期刊《Nature》(3篇)、《Nature子刊》(15篇)、《Adv. Mater.》(29篇)发表了系列论文,受到全球11.5万余人次的科研人员广泛引用,来自发达国家50余个研究组跟踪研究,产生了广泛的国际影响。获得国家自然科学二等奖2项(2014年和2019年)、国家技术发明二等奖1项(2014年);荣获世界纯粹与应用化学联合会“新材料杰出贡献奖”(2011年)、美国陶瓷学会“科学技术前沿奖”(2017年)。

20年来,我国建材建工科学技术的发展经历了起步、引进、消化吸收、创新提升与引领的关键阶段,在这些阶段,我校建材建工学科胡曙光教授、张云教授、林宗寿教授、马保国教授、水中和教授、王发洲教授等团队的基础理论、关键创新技术和产业应用成果发挥了极其关键的作用,服务了各个时期我国重大战略和计划的实施。

——他们提出了万吨级水泥回转窑稳定、安全生产的关键热工监测动态匹配理论与调控技术,攻克了大规模水泥生产过程中回转窑稳定、高量生产监控难题,支撑了水泥工业跨越式发展。

——他们发明了水泥烧成过程中低能耗与低环境负荷烧成技术,创新了开流管磨磨内选粉理论与关键技术,开发出低碳胶凝材料、水泥绿色制成等系列关键技术,助推我国水泥工业核心技术引领世界水泥工业的发展。

——他们攻克了固体废弃物制备水泥窑原、燃料的关键技术,创新了水泥窑协同利用废弃物原、燃料的烧成热工工程理论,开发了大规模利用固体废弃物作为原、燃料制造高性能水泥的关键技术与装备,支撑了我国水泥工业的转型升级。

——他们建立了有机/无机水泥基复合材料的理论设计方法,实现混凝土材料强度韧性、工作性能全面提升,指导制备出多类新型高性能混凝土材料,持续服务与支撑百余项国家重大工程建设。

——他们提出了高强钢管混凝土复合结构材料的精细设计方法,开发了强度与膨胀性能协同控制和大跨度结构工程成套施工技术,使钢管混凝土拱桥跨度由不到200米提高至500米以上,创造该类桥梁建造技术多项世界第一,推动钢管混凝土桥梁建造技术达到世界领先。

这些围绕水泥绿色制造、高性能混凝土制备的工程理论、共性关键技术和重大工程应用技术的创新成果,服务国内外300多条大型水泥生产线与港珠澳大桥、京沪高速铁路、武汉长江隧道等数百项重点工程建设,建成40余条水泥窑协同处置生产线,促成国家发改委等14部委联合发布《循环发展引领行动》,全面推动水泥行业转型升级发展。先后获国家技术发明奖2项(2003年和2011年),国家科技进步奖5项(2001年、2004年、2009年、2010年、2016年),并于2011年获批建设硅酸盐建筑材料国家重点实验室。

交通运输业是经济社会发展的基础性、先导性、战略性产业,随着长江经济带、交通强国等一系列国家战略的先后出台,对交通科技的自主创新提出了前所未有的重大需求。20年来,严新平院士、王呈方教授、吴卫国教授、杨建国教授、袁成清教授、初秀民研究员、张笛研究员等团队,围绕水路交通的安全、智能、绿色技术开展工程理论、共性关键技术和重大工程应用研究,取得一批重要创新成果,为我国交通运输行业的发展作出重大贡献。

——他们首创了具有完全自主知识产权的的机械手式肋骨冷弯机系列装备,改变了传统的船舶型材加工工艺,数控生产效率比手工操作提高8-10倍,在国内外90多家造船企业应用,极大地推动了我国造船技术的进步。

——他们发明了磨损状态信息的实时在线监测方法与装置,形成了模块化、分布式的船舶动力装置磨损状态在线监测、远程诊断与维修技术,在航标维护、航道疏浚、救助、运输、国防等船舶上推广应用,为提高船舶运输安全和保障国防建设作出了重要贡献。

——他们创建了“一图、两网、四平台”的高等级航道通航运行系统,在我国内河高等级航道的20余项水运系统建设工程得到应用,提升了高等级航道的通行能力,带动了我国水运信息化跨越式发展,为我国水运行业的核心竞争力作出重大贡献。

——他们建造了我国第一艘江海直达1140型集装箱示范船“汉海1号”,开启长江航运“千箱时代”,使运输成本下降30%左右、日均油耗降低20%以上,得到国家领导人批示予以全面推广。

——他们开拓了新能源船用技术研究方向,研制了多能源动力系统综合试验平台、船舶能效管理系统、船用光伏系统并网逆变器等关键设备和系统,在远洋和内河运输船、科考船、公务船等推广应用,技术装备出口至印度尼西亚和菲律宾等国。

搭载世界最大太阳能光伏系统的远洋运输船“中远腾飞”轮

这些重大科技创新成果获得国家技术发明二等奖1项(2012年)、国家科技进步二等奖2项(2010年和2016年);建设了我国水运安全领域唯一的国家工程技术研究中心(2014年)和国家国际科技合作基地(2016年),成为我国交通运输行业的重要智库之一。

汽车产业是国民经济的战略性、支柱性产业,对加快工业化进程、推动制造业创新发展具有不可替代的重要作用。面向行业转型升级的重大需求,围绕汽车轻量化、电动化、智能化等方向,华林教授、潘牧教授、颜伏伍教授、黄妙华教授、卢炽华教授领导的团队,突破了汽车零部件、新能源汽车等核心关键技术,为我国汽车行业的发展作出了重大贡献,有力支撑了行业转型升级发展。

——他们攻克了精密下料、坯料软化处理、模具精确设计制造、冷摆辗精密成形工艺设计、质量控制、生产线建设等关键技术,实现了汽车齿轮类零件精密成形批量生产。

——他们建立了环件精密轧制成形理论,开发了环件精密轧制成形技术和装备,实现了中小型轴承环精密冷轧成形和超大型环件精密热轧成形批量生产。

——他们发明了中厚板二维精冲与三维冷锻复合精冲方法,实现了高精度高强度中厚板复杂结构件精密净成形;发明了高刚度高频次复合精冲机技术,研制了高可靠数控复合精冲装备,建设了全自动复合精冲成形生产线。

——他们研制出“楚天一号”燃料电池样车和金属板燃料电池电堆,建成了我国最大的膜电极生产基地,实现了我国燃料电池高技术产品首次批量出口,打破了燃料电池“芯片”一直被美、英垄断的局面。

12米纯电动客车EMT

——他们提出了电机主动同步理论,建立了多动力合成、切换理论及控制方法,完成了电机变速器结构功能一体化设计,突破了电驱动与电控核心技术,开发了EMT汽车变速器。

智能网联电动车

这些研究成果在国内外多家零部件和整车企业得到推广应用,产生了显著的社会经济效益,先后获国家科技进步二等奖2项(2005年和2011年)、国家技术发明二等奖1项(2018年)。

重大工程的安全性信息化监测促进了光纤传感材料与信息学科的交叉融合发展,形成了光纤传感材料与信息技术的前沿科学技术领域,在工程监测材料与技术领域发挥着越来越重要的作用。20年来,姜德生院士团队、瞿伟廉教授团队围绕光纤光栅传感、智能传感等关键新材料制备理论与创新技术、工业化生产与工程应用方面取得系列重大突破,形成了完整的知识产权体系,攻克了业界多年难以解决的国际性技术难题。

——他们发明了温光敏、氧光敏、湿光敏等多类低损耗光敏材料制备新理论与新技术,开发了在线制备超大容量光纤光栅阵列传感器工业化技术,解决了光纤拉制过程中光纤振动、应力波动等因素对光栅波长、反射率稳定性和一致性影响的国际性难题。

——他们首次在单根光纤上制备超过十万光纤光栅传感器线阵,实现了传感距离大于50公里、精度优于1℃的温度场测量,解决了传统技术无法进行大容量、长距离测温的难题。率先将大容量传感器线阵植入电缆,解决了光纤光栅温度、应变快速解耦的国际性难题。

——他们研制出具有大出力、稳定性高、寿命长的混凝土结构阻尼控制关键材料与器件,填补了大冲击、强荷载作用下可长期稳定工作的结构阻力器空白,有力保障了天兴洲公铁两用特大型桥梁等重大工程长期服役安全。

这些创新理论、技术与产品成果应用于国内累计近十万公里的公路隧道、跨越长江的70多座桥梁、港珠澳大桥、国家六大战略储备油库、90%以上的大型油罐火灾报警系统,以及多个空冷岛测温系统,实现智能电网、港口机械等多个重大装备工程运行状态在线监测,为我国重大工程的安全运行提供了重要技术保障,取得突出经济社会效益。产品出口文莱、哈萨克斯坦等“一带一路”沿线国家,为美国、欧洲和澳大利亚的多所著名高校、研究院所提供新型传感光纤,显著提升我国在光纤传感技术领域的国际影响力。相关成果获得国家技术发明二等奖3项(2007年、2014年、2019年),国家科技进步二等奖2项(2002年和2004年)。

本篇文章来源于微信公众号: 武汉理工大学

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