2014年03月13日 星期四
赵晓峰:给发动机叶片穿上“保护衣”

    蛇年春节前后的雾霾天气,让公众对清洁空气的期盼空前高涨,“治霾”也成为关注的焦点。上海交通大学有这个一个团队——高温涂层实验室,通过“给发动机叶片穿上保护衣”,从而提高燃油效率,减少温室气体的排放。而这个团队的骨干之一,就是入选中组部青年千人计划及上海市东方学者特聘教授的赵晓峰。

    偶然选择了研究方向

    “热障涂层就是叶片表面加上一层低热层材料。”赵晓峰形象地解释说:“就像戴个手套,可以触摸热的东西而手不会烫伤。叶片也是这样,涂上这种隔热涂层,可以让发动机的工作温度进一步提高,在延长发动机寿命的同时,也提升燃油效率,减少温室气体排放,是现代高性能航空发动机制作的关键技术。”

    说到当初为何选择这一专业,赵晓峰表示纯属偶然。在中南大学冶金系读本科期间,他曾到工厂实习。当站在巨大的电弧熔炼炉前,看着飞溅的钢水,如同烟花般绚烂壮观。“要不是里面太热受不了,差点就把青春奉献给了这红红火火的事业。”

    硕士毕业后,赵晓峰选择了英国曼彻斯特大学深造。“其实去英国之前,不知道自己要做什么,仅仅知道要学习如何做研究,具体做哪个方向一点也没有概念。”然而,当他感到迷茫时,在老师的帮助下,选择了航空发动机热障涂层作为博士课题,主要与罗尔斯—罗伊斯合作。

    要做就做一流的研究

    赵晓峰介绍说,热障涂层是现代航空发动机和地面燃气轮机必不可少的关键材料,主要应用于高压涡轮叶片,燃烧室等高温核心部件,它可以使合金材料在远高于熔点的温度下工作。以高压涡轮叶片为例,采用热障涂层可使工作温度进一步提高150—200℃,结合气膜冷却技术,可以将涡轮进口温度提高到1650℃以上,从而大幅提升发动机的工作效率和服役寿命。不仅如此,热障涂层还有助于降低热应力造成的扭曲变形,简化叶片设计,同时还能够增加组件的抗高温腐蚀能力。

    无论是航空发动机,还是地面燃气轮机,可靠性是首要的问题。目前,罗罗,西门子、通用等公司都正致力于发展更高性能的热障涂层。然而,由于国内缺乏成熟的发动机产业,涂层研究仅限于实验室制备和简单测试,对服役条件下的热障涂层的性能研究不足,离世界水平还有相当的差距。

    在热障涂层研究方面,赵晓峰所在的课题组具备长期的研究基础和工业应用经验。在回国之前,赵晓峰已与长期与劳斯莱斯,西门子,阿尔斯通等合作,研究成果广泛应用于航空发动机。如新型低热导材料,已在罗罗航空发动机安全服役一万五千小时以上。与罗罗合作研发的粘结层可使热障涂层寿命延长2倍以上。此外,还开发了一种新型防护涂层,这种涂层可使发动机涡轮叶片系统寿命提高10倍以上,目前已经进入工业生产。近年来,他们研究小组在热障涂层方面发表文章超过60篇,数十次在国际材料大会上作特邀报告。

    赵晓峰坦言这个方向在国外发展非常成熟,而在国内还有很大的发展空间,这也是他选择回国发展的主要原因。入选中组部青年千人计划,给他的工作提供了很好的发展平台,同时上海交通大学也非常支持,短短一年时间,他们建成了一套完善的涂层制备实验室,同时聚集了一个近20人的研究团队。赵晓峰说,目前国家重视航空发动机和地面燃气轮机研究,自己也真心想做些实事,希望能够对国内这个行业有所帮助。目前他们正努力将技术转化为产品应用。

    做科研兴趣最重要

    “桃李不言,下自成蹊。”赵晓峰说培养和教育学生的风格深受自己导师的影响。

    碰见一个好的导师,对于一个即将踏入科研大门的年轻人非常重要,导师的任务就是给学生选择一个有潜力的研究方向,并把他带到研究的最前沿。碰见一个好的导师,收获的不仅仅学会做研究,而且要学会做人。赵晓峰坦言,自己之所以走到今天离不开导师的影响。“我有一个好的导师,不仅教会我如何做研究,教我学会坚持,还不断的鼓励我。无论是学术上,还是生活上,都给予了我他力所能及的帮助,支撑我能够在这条道路上一直走到今天。”

    他经常强调的一点就是关于如何做好研究与培养研究生。研究生不是打工仔,更不是廉价劳动力,而是科研的中坚力量。培养研究生的目标不仅仅独立研究的能力,还要培养他的团队精神。除此之外还需要一些基本技能,比如说作报告的技能,写论文的技能,项目管理的技能等等,我们要培养的不仅仅是科研将才,而且要培养科研帅才。

    最为重要的一点,赵晓峰说道是要快乐的做研究。让学生对科研有兴趣,他说,从许多成功人士的成长经历发现,他们没有一个是为了钱工作,基本上都是出于自己的兴趣。他教育学生时,常引用爱因斯坦借用叔本华的一句话,回答了科研的动机:科研能够让他们逃离世俗的繁文缛节,在这里获得心灵上的平静。(刘丽)  

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