編者按:中國共產黨鄭州大學第四次代表大會召開在即,這是在我國全面建設社會主義現代化國家、朝著建成教育強國戰(zhàn)略目標扎實邁進,全省奮力推進中國式現代化建設河南實踐、譜寫中部地區(qū)崛起新篇章,學校加快建設高水平研究型大學、實現“十四五”規(guī)劃目標任務關鍵時期召開的一次十分重要的會議。為迎接黨代會召開,以高質量黨建引領學校事業(yè)高質量發(fā)展,落實學?!皩W科建設年”重點任務,講好學科背后故事、展現學科發(fā)展成果、營造濃厚學術氛圍,現推出“獻禮黨代會 學科展風采”專欄。本期帶領大家一起領略材料學科的風采。
學科帶頭人寄語
何季麟院士
在快速發(fā)展的科技時代,科研工作者不僅是知識的探索者和技術的創(chuàng)新者,更是國家發(fā)展的重要支撐力量。胸懷祖國,心系民族,不僅是對個人情感的升華,更是對社會責任的主動承擔。愛國主義精神是推動科研創(chuàng)新的不竭動力。它激勵著我們不斷追求卓越,勇于攀登科學高峰。當科研工作者將個人理想融入國家發(fā)展大局之中,就能更加明確研究方向,更加堅定攻克難關的決心。這種精神力量,能夠轉化為科研工作中的創(chuàng)新思維和不懈努力,推動科學技術不斷向前發(fā)展。作為科研工作者,我們應當緊密關注國家的戰(zhàn)略需求,將研究重點聚焦于解決國家亟待解決的問題上。無論是核心技術的突破、關鍵領域的創(chuàng)新,還是民生改善的需求,都是我們科研工作的重要方向。
申長雨院士
教育、科技、人才是中國式現代化的基礎性、戰(zhàn)略性支撐,也是我們每一個教育工作者和科技工作者的責任和使命。希望我們的青年老師們,要承擔起立德樹人的根本任務,要把“立德”和“樹人”具體落實到我們的課堂上和實驗室中,具體落實到創(chuàng)新拔尖人才培養(yǎng)的實踐探索中。希望我們的青年人要有勇氣去攀登科學和技術的高峰,服務國家戰(zhàn)略;要有意志力去解決和攻克最前沿的基礎問題和顛覆性的技術問題;要有行動力去甘坐冷板凳、十年磨一劍做真正的學術,解決真正的問題,把論文寫在祖國的大地上。我們團隊持續(xù)近20年解決我國載人航天工程中的關鍵問題,最后把載人航天精神“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關、特別能奉獻”送給大家,這也是我們民族精神的寶貴財富。
趙中偉院士
材料科學作為“一流建設學科”,要在培養(yǎng)高素質人才和推動“新材料”科技創(chuàng)新方面發(fā)揮重要作用。要優(yōu)化人才培養(yǎng)方案,讓學生深入了解行業(yè)發(fā)展動態(tài),鼓勵學生參與企業(yè)實際項目,強化學生的創(chuàng)新能力和實踐能力,培養(yǎng)既懂材料科學又了解產業(yè)需求的復合型人才。青年教師、科研工作者們,要聚焦國家重大戰(zhàn)略,加強基礎研究和應用開發(fā),為建設科技強國、材料強國貢獻智慧和力量!
歷史沿革
材料學科的辦學基礎可以追溯到1959年設立的鑄造工藝及設備專業(yè),這也開啟了我校在材料科學領域探索與教育的篇章。自2000年合校后,學科經歷了20多年的發(fā)展,堅持改革創(chuàng)新、與時俱進,已經成長為我國材料科學領域人才培養(yǎng)與政產學研協同創(chuàng)新的重要高地。
學科融合了原鄭州大學材料系、原鄭州工業(yè)大學材料科學與工程系以及數理力學等領域的優(yōu)質資源,匯聚了關鍵金屬領域的優(yōu)勢力量,極大地增強了學科在材料科學研究方面的實力與影響力。這一整合不僅強化了學科的研究方向,還促進了跨學科交流與合作,為培養(yǎng)具有國際視野和創(chuàng)新能力的高素質材料科學人才奠定了堅實基礎。
同時,學科還高度重視與產業(yè)界的合作與交流,積極推動“政產學研用”協同創(chuàng)新模式的建立與發(fā)展。通過與企業(yè)、科研機構等建立緊密的合作關系,學院不僅促進了科技成果的轉化與應用,還為企業(yè)提供了強有力的技術支持和人才保障。這種合作模式不僅有助于提升學科的科研水平和社會影響力,也為促進地方經濟發(fā)展和產業(yè)轉型升級發(fā)揮了積極作用。
材料學科的發(fā)展歷程
發(fā)展現狀
2017年和2021年,材料科學與工程學科進入國家世界一流學科建設序列,學科整體實力和國際影響力顯著提升。近年來,學科匯聚了一支高水平師資隊伍,現有兩院院士4人、中國工程院外籍院士1人,“國家杰青”“長江學者”“海外優(yōu)青”等國家級人才12人,國家級教學名師1人,省級教學名師4人,國務院特殊津貼專家8人,國務院學位委員會學科評議組成員1人,教育部專業(yè)教學指導委員會委員1人。
近五年,新增國家自然科學基金項目122項,國家重點研發(fā)計劃課題39項,中國工程院戰(zhàn)略咨詢研究項目6項,河南省重大科技專項6項;獲國家級科技獎勵2項,省部級科技獎勵24項。推動設立國家自然科學基金委“關鍵金屬冶金的科學基礎”重大研究計劃,經費2億元。2021年材料科學與工程學院到賬科研經費突破億元,并逐年穩(wěn)步增長。學科聲譽進一步提升,ESI學科排名全球前0.248‰,全球第36位、國內高校第20位;軟科排名第26位;US News高分子科學排名第9位,材料科學排名第16位。
申長雨院士團隊實現國家戰(zhàn)略用航天面窗、作戰(zhàn)頭盔光電護目鏡等制品自主可控制造。何季麟院士團隊推進平板顯示用關鍵基材的國產化進程,主持完成的“平板顯示用高性能ITO靶材制備關鍵技術及工程化”項目榮獲國家技術發(fā)明獎二等獎,并入選河南十大科技創(chuàng)新成果。趙清香、劉民英教授團隊研發(fā)的長碳鏈尼龍及耐高溫尼龍技術成功實現產業(yè)化,技術轉讓費高達4000萬元,為地方經濟發(fā)展注入了強勁動力。陳喜平教授團隊開發(fā)的鋁電解大修渣技術成果,解決了行業(yè)長期存在的環(huán)保難題,技術轉化價值達到5250萬元,體現了學科在綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展方面的積極貢獻。梁學民教授團隊的創(chuàng)新技術直接推動了電解鋁行業(yè)的節(jié)能減排,降低了總體耗能,具有顯著的經濟和環(huán)境效益。張少軍教授團隊開發(fā)的復式豎罐煉鎂技術被認為是“一項具有一定變革性進步意義的原鎂冶煉技術研究成果”“對我國鎂產業(yè)的全面發(fā)展進步有著重要的現實意義”;該技術已被工信部列入“國家重大科技成果轉化項目”,被國家發(fā)展改革委列入“國家重點節(jié)能技術推廣目錄”。
建設成果
(一)深化科教融合,培養(yǎng)拔尖人才
針對新時代對材料拔尖人才培養(yǎng)的要求,立足地方高校的實際情況,落實立德樹人的根本任務,深入踐行“三全育人”理念,推進學生培養(yǎng)模式改革與實踐,以鐘香崇、何季麟、申長雨等院士為精神旗幟,構建鄭大材料科學家精神譜系,激發(fā)教師和學生深厚的愛國主義情懷,在科技創(chuàng)新上自立自強,在解決國家重大工程“卡脖子”問題上勇于擔當。
基于“資源—材料—制品—廢品/資源”全產業(yè)鏈特性,通過“材料+”(化工、冶金、機械、物理等學科交叉),以國家重大戰(zhàn)略需求及行業(yè)發(fā)展重大課題等項目帶動研究生人才培養(yǎng),建立理論教學、專業(yè)實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)“三位一體”的研究生工程素養(yǎng)知識體系,實現人才鏈、創(chuàng)新鏈與產業(yè)鏈“三鏈融合”。深入推進材料學科創(chuàng)新中心建設,打通學科邊界,建立多學科交叉的課程體系,通過多方位耦合協同培養(yǎng),豐富“材料+”內涵,形成復合型研究生培養(yǎng)模式。
“材料+”研究生培養(yǎng)模式的構建思路
研究生招生規(guī)模逐年擴大,國際化水平進一步提升,獲批學校首批“國際化特色學院”建設試點單位。五年來共招收碩士研究生2039人、博士研究生287人、國際博士生28人,獲省級優(yōu)秀博士論文7篇,省級優(yōu)秀碩士論文24篇,研究生一次就業(yè)率穩(wěn)定在93%以上。2019年,學生李劍團隊“萬創(chuàng)智造—全球領先的新一代超高精密超硬刀具制造商”項目,在第五屆中國“互聯網+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽中榮獲金獎,實現了河南省在該項賽事中金獎零的突破。2021年,學生喬石團隊作品《基于噴霧造粒和等離子體球化制備高性能球形TC4粉末》在第十七屆“挑戰(zhàn)杯”競賽“揭榜掛帥”專項賽中榮獲全國特等獎。
2018級材料學博士李劍團隊獲“互聯網+”全國大賽金獎
(二)服務國家戰(zhàn)略需求,勇于“上天下?!?/strong>
橡塑模具CAE國家工程研究中心是我國首批國家工程研究中心(2021年進入新序列),中心主任為申長雨院士。中心擁有工業(yè)裝備結構分析優(yōu)化與CAE軟件全國重點實驗室(共建)、材料成型及模具技術教育部重點實驗室等,聚焦“深空”“深?!钡葮O端服役環(huán)境下,國家戰(zhàn)略用高分子材料成型、模具優(yōu)化設計與制造等領域的理論、技術和數值模擬方法的研究。先后獲得國家科技進步獎二等獎2項和“中國載人航天工程突出貢獻集體”等榮譽。
中心研究團隊獲“中國載人航天工程突出貢獻集體”表彰
出艙、交會對接、太空工作站用航天服面窗研制——持續(xù)18年,理論上突破了長期駐留條件下高分子材料老化和壽命微觀機制、復雜熱機歷史條件下分子取向與光學性能保持的跨尺度分析方法等問題,技術上形成了完備的工藝和模具設計體系,完成了從神舟七號到神舟十七號系列航天服面窗的研制。先后榮獲“中國載人航天突出貢獻集體”(2008)、“空間實驗室任務貢獻突出的外協單位”(2017)、“空間站任務貢獻突出的外協單位”(2023)等表彰。
國家戰(zhàn)略用“深?!背笮涂汕懈蠲芊庵破费兄?/strong>——歷時5年,理論上突破了超厚注壓成型黏彈性數值仿真、仿形+隨形冷卻管道的拓撲優(yōu)化理論,技術上突破了超大幅面、變厚度、超大鎖模力等一系列工程壁壘,以及低壓成型、仿形水路、注壓工藝等控制問題。聯合企業(yè)完成了全球鎖模力最大的注壓裝備、全球最大的注塑模具以及全球最大的注塑產品,目前產品正在深湖中開展系列試驗。
某型號光電頭盔接收器研制——光電頭盔護目鏡用于接收和顯示特殊環(huán)境影像,并引導對目標進行跟隨、瞄準、鎖定等功能。從技術上突破了薄壁成型流動平衡控制、高自由曲面模具制造等關鍵技術,完成了新一代光電頭盔護目鏡穩(wěn)定生產的可控制造,良品率從不足10%,提高到90%以上。
航天服面窗
(三)致力于關鍵金屬研究,突破ITO靶材“卡脖子”技術
何季麟院士結合國家戰(zhàn)略發(fā)展及國內平板顯示產業(yè)發(fā)展需求,與西北有色金屬研究院、福建阿石創(chuàng)新材料有限公司簽署合作協議,深耕關鍵金屬與氧化物靶材領域。他說:“科研工作要考慮是否符合國家戰(zhàn)略需求,是否對國家建設有用,要放眼推進產業(yè)化,做更有意義的科研。”
何季麟院士及其團隊進行研討
目前,實驗室已建立由院士領銜的6支科研團隊,申請并獲批國家級科研項目13項,科研經費突破2億元。以產業(yè)升級需求和中試項目為指導,以重大科技項目等為載體,打造了若干以三門峽為代表的資源型城市轉型升級研究基地,開展重大科學問題研究與共性關鍵技術攻關研究。針對中原地區(qū)豐富的礦產資源,打造“選礦、冶煉、材料化”生產的全流程化“一站式”技術研發(fā)鏈條,為區(qū)域經濟社會發(fā)展、產業(yè)升級提供“高位嫁接”服務,提升實驗室協同創(chuàng)新能力,支撐國家戰(zhàn)略新興領域用關鍵金屬和高端材料的安全自主供應。
2020年,由鄭州大學、西北稀有金屬材料研究院、福建阿石創(chuàng)新材料股份有限公司協同研發(fā)的ITO靶材制備技術成果獲國家技術發(fā)明獎二等獎,實現了從無到有、自主研發(fā)再到并跑超越,打破了國外技術封鎖,憑借自主創(chuàng)新力量實現了大尺寸ITO靶材全流程制備的國產化,迫使國際同行ITO靶材降價80%。
趙中偉院士團隊研發(fā)的無氨氮鉬清潔冶金工藝,通過創(chuàng)新性地引入酸體系,徹底摒棄氨水使用,從根本上解決了氨氮污染問題,實現了綠色生產的重大突破。此工藝不僅將冶煉流程縮短了30%,提升了生產效率,還使產品純度達到99.99%以上,顯著增強了市場競爭力。該技術被中國有色金屬學會評價為“國際領先水平”,并完成百噸級中試示范線驗證,具備產業(yè)化條件。同時其試驗平臺還適用于多種關鍵金屬元素的提取/分離技術驗證,為行業(yè)綠色高效發(fā)展奠定了堅實基礎。
2020年度國家科技獎獲獎現場
(四)數十載潛心研究,鑄就“強韌耐磨”尼龍精神
自上世紀60年代起,李相魁教授等開始探索長碳鏈尼龍,并在國內率先開展了生物基尼龍11的工業(yè)生產技術開發(fā),為后續(xù)的研究與產業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎。工程塑料研究室于1980年成立,研究團隊以石油副產品輕蠟為原料,通過微生物發(fā)酵得到長碳鏈二元酸,進而合成長碳鏈尼龍系列產品。歷經數十年的不懈努力,三代人薪火相傳,在李相魁、趙清香、劉民英等杰出教授的帶領下,團隊不斷探索未知,勇于創(chuàng)新實踐,成功攻克了一個又一個技術難題。1998年設計建成的世界上首套尼龍1212生產線,標志著中國在該領域達到了世界領先水平。作為世界上首個實現工業(yè)生產的長碳鏈雙號碼尼龍品種,形成了萬噸級生產規(guī)模,滿足了國內市場需求,在熱熔膠等領域完全替代了進口產品,為國家節(jié)省了大量外匯。
2016年,世界首套耐高溫尼龍直接固相聚合生產線建成并成功運行,是耐高溫尼龍產業(yè)的標志性事件,再次彰顯了鄭州大學在該領域的領先地位,并為我國在尼龍新材料領域的自主創(chuàng)新提供了有力支撐。同時,團隊開發(fā)的長碳鏈耐高溫尼龍PA11T、12T、13T等系列產品,更是滿足了航空航天、電子電器、汽車制造等高端領域對高性能材料的需求,為我國制造業(yè)的轉型升級和高質量發(fā)展注入了新的動力。
工程塑料帶頭人在車間考察
六十多年來,工程塑料團隊堅持高性能尼龍工程塑料的研究方向,以開發(fā)國內亟需、國外壟斷的新材料、新技術為己任,秉持“強韌耐磨”的尼龍精神,為中國工程塑料行業(yè)的自立自強提供了技術支持。團隊曾獲國家發(fā)明獎、國家重點科技攻關優(yōu)秀科技成果獎、科技部杜邦科技創(chuàng)新獎、河南省科技進步獎等多項獎勵。
工程塑料團隊
(五)科研組織更加完備,人才結構逐步合理
材料學科創(chuàng)新中心以學科項目為牽引,逐步強化“有組織科研”,在學科建設中不斷深化團隊化攻關的運行機制,堅持走優(yōu)勢與特色兼顧的發(fā)展之路。中心以材料科學與工程一級學科為主干學科,冶金工程和機械工程為主要支撐學科,做強“關鍵金屬與靶材”“戰(zhàn)略用高分子材料成型與模具”兩個領先優(yōu)勢方向,特色化“超硬超高溫極端環(huán)境材料與器件”方向,布局“新能源材料與器件”前沿交叉方向。在日趨完善的機制下,中心不斷強化科教融合和產教融合,培養(yǎng)了一批創(chuàng)新型材料領域的高層次人才和團隊,為學科躋身世界一流奠定了組織基礎。
張銳教授和周延春杰青帶領的“極端環(huán)境材料與器件”團隊致力于開展超硬材料功能化、極端環(huán)境敏感材料與器件、防熱吸波結構功能一體化材料等領域的研究。研究成果突破了微波制備高性能陶瓷熱場調控關鍵技術與發(fā)動機等高溫極端環(huán)境無線無源信息感知技術,獲高等學??茖W研究優(yōu)秀成果獎二等獎等獎勵6項、國家重點研發(fā)計劃項目1項。榮獲2019年度中國建筑材料聯合會·中國硅酸鹽學會技術發(fā)明獎一等獎,2023年教育部高等學校科學研究優(yōu)秀成果獎科學技術獎二等獎,2023年第二十四屆中國專利獎銀獎。團隊成員王海龍教授于2024年獲國家科技進步獎二等獎;邵剛教授入選國家青年拔尖人才、國家重點研發(fā)計劃首席科學家。
拉維院士和邵國勝教授帶領的“新能源材料與器件”團隊在新能源、環(huán)境清潔、納米科技及材料科學領域取得了一系列成就。發(fā)明了全流程綠色、低缺陷率的石墨烯量產技術,并深入研究了石墨烯的評價標準和理論基礎。發(fā)展了“多尺度裁剪材料理論設計方法”,對材料科學的研究方法作出了重要貢獻。團隊成員張鵬教授入選國家重要青年人才項目。此外,邵國勝教授先后獲得“黃河友誼獎”“國家級領軍人才”等榮譽稱號,主編Energy & Environmental Materials (EEM) 期刊,國際排名前10%,入選CSCD核心庫來源期刊、T1國際化頂刊系列。
創(chuàng)新中心為青年人才提供了良好的學術氛圍和成長環(huán)境,以及獨立開展科研的團隊和平臺。劉旭影教授負責的“柔性電子材料與薄膜技術團隊”一直從事可穿戴電子和邏輯電路的設計、制備及相關跨尺度打印裝備研發(fā)工作,其成果應用于信息顯示、可穿戴和健康醫(yī)療器械等領域,入選教育部學位中心“大國智造”典型案例。代坤教授負責的“高分子加工與功能化團隊”圍繞航空航天重要任務,開展高分子導電復合材料、聚合物成型加工—結構—性能關系等研究,發(fā)表學術論文70余篇,獲得河南省自然科學獎二等獎1項。張佳楠教授負責的“量子自旋與能源催化技術研究團隊”主要從事新能源領域相關材料研究,以通訊作者在Nature Communications和Advanced Materials等國際頂級期刊上發(fā)表論文80余篇,總被引8000余次,入選全球前2%頂尖科學家。牛朝江教授帶領的“新一代高能量電池實驗室”專注于研發(fā)新一代高能量密度鋰金屬電池,以第一或通訊作者發(fā)表論文20余篇,包括2篇Nature Energy和1篇Nature Nanotechnology,兩次入選“科睿唯安”全球高被引學者(交叉學科)。
(六)將材料科學家精神深度融入黨建,促使學科創(chuàng)新中心體系更具內生動力
經過近七十載薪火相傳,以鐘香崇院士為代表的“耐火精神”、以申長雨院士為代表的“載人航天精神”、以何季麟院士為代表的“靶材精神”得以積淀凝練,已經深深鐫刻進了材料學科發(fā)展的每個環(huán)節(jié)。學院黨委不斷深化材料科學家精神的內涵,積極推進黨委、黨支部、黨員“三級聯動”的工作機制,打造基層黨建共同體,將黨支部建在研究平臺、課題組或研究機構;建立黨支部書記黨建工作目標量化考核機制,發(fā)揮“指揮棒”作用。
學院黨委入選“全省黨建工作標桿院系”培育創(chuàng)建單位(2023年),獲評“河南省先進基層黨組織”(2020年)。高分子黨支部入選首批“全國黨建工作樣板支部”培育創(chuàng)建單位(2018年),并順利通過驗收。綠色選冶與加工黨支部獲評“河南省先進基層黨組織”(2021年)。智能材料黨支部書記劉旭影同志入選“全省高校‘雙帶頭人’教師黨支部書記工作室”建設項目(2024年)。關紹康獲全國高校教學名師,湯克勇獲中原教育教學領軍人才,周穎獲河南省高等學校教學名師,崔喆獲河南省“五一勞動獎章”,王俊榮獲河南省教學標兵,張晨曦獲第九屆全省高校輔導員年度人物等等。
展望未來,鄭州大學材料學科將繼續(xù)秉承“求是 擔當”的校訓精神,以建設國內國際一流的高水平學科為目標,積極響應國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議等重大戰(zhàn)略部署,努力在學科建設各方面取得更多突破性進展。相信在不久的將來,學科必將在材料科學和工程領域創(chuàng)造更加輝煌的成就,也一定會培養(yǎng)出更多真“材”實“料”的優(yōu)秀人才。