仿生智能材料科学与技术(仿生智能材料3000字论文)深度揭秘
他长期致力于能量转换热管理材料、储能电池材料、仿生智能材料的设计制备与应用研究;他南大博士毕业后,继续扎根南大潜心科研探索;他从斯坦福大学访学回国后,接过“接力棒
他长期致力于能量转换热管理材料、储能电池材料、仿生智能材料的设计制备与应用研究;他南大博士毕业后,继续扎根南大潜心科研探索;他从斯坦福大学访学回国后,接过“接力棒”,推进南大海安高新技术研究院的高水平发展,为工学院学子开辟专业实践的“沃土”;
他是科教融合的践行者,将教学与科研紧密结合;他积极推进产教融合一流课程和“千”层次优质课程建设;他让科技前沿激发学生学习热情,重视人才培养护航科研持续突破;他以国家战略需求为导向,以解决行业前瞻性应用问题为目标;
他以地方需求为科技攻关方向,让基础前沿成果转化为区域发展引擎;他就是南京大学现代工程与应用科学学院的唐少春教授不久前,南京大学现代工学院教工党支部、现代工学院新闻中心正式推出全新栏目“优秀教师专访”,今天,就让我们一同走近唐少春教授,看看他科研与教学并举、理论与实践协同的南大之路。
唐少春老师接受采访中
唐少春老师的生活照从基础研究到成果转化:神奇的纳米复合功能材料唐少春老师介绍,2005年,他从南京理工大学考入南京大学材料科学与工程系攻读博士学位,材料科学与工程系是1993年由著名材料物理学家闵乃本院士创建,也是现代工学院的前身。
“当时我们一届攻读博士的只有9个学生,教授人数比读博学生多,老师们认真敬业、严谨的治学态度和执著的求是精神,一直深深影响着我宽德养士、至乐成学,南大坚持立德树人的育人理念,深厚的学科底蕴、多样的学科道路、雄厚的师资力量,良好的学习氛围和开放包容的学术环境,鞭策我自己不懈奋斗。
”唐老师说道在南大学习成长汲取营养,之后继续扎根南大科研探索教书育人,是他对母校培育恩情的最好回馈从读博到现在,唐少春老师一直聚焦无机纳米复合功能颗粒增强有机涂层材料的研究发明了二氧化硅负载纳米金属、碳包裹纳米金属、核壳结构相变储能保温填料等一系列纳米复合材料调控制备技术,面向国家战略需求,进一步研制了新型强防腐保温纳米复合涂层,性能指标均优于国内外同类产品,油气储运装备全年油气损耗量减少35%以上,大幅提高了涂层和装备表面的附着力、抗冲击、耐腐蚀等性能,解决了油气储运装备用高端涂层材料“卡脖子”问题,对降低资源损耗、减少CO。
2排放的技术革新及加快碳中和具有重要意义碳纳米管,是一种具有特殊结构的一维量子材料,由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管,具有重量轻和特殊力学、电学、化学性能唐老师介绍,近几年,他一直在逐步推进新型碳纳米管薄膜结构调控、规模化制备及工程应用研究。
他在研究可穿戴柔性超级电容器时,碳纳米管从多种材料中脱颖而出,并在机缘巧合下实现了碳纳米管及复合薄膜在多个领域富有挑战的工程应用唐老师通过表面改性碳包裹金属催化剂,解决了纳米催化剂在液相中长期均匀稳定分散的问题,引入到封闭腔体反应系统中,实现了高质量碳纳米管束的高效定向持续催化生长。
通过不断改进配方、工艺,自主研发自动化收集装备,解决了诸多难题,实现了规模化制备大面积、结构均匀,性能更优的碳纳米管复合薄膜材料碳量子点,是一类具有显著荧光特性的零维碳材料,具有良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点。
“近期,我们实现了不同类型碳量子点的公斤级制备、碳包裹纳米金属的批量化合成,这些材料将会解决更多工程应用难题”唐少春老师说道从他的介绍中也体会到了碳纳米复合功能材料的魅力和发展前景有了新材料,就要想办法让它被应用,这也是唐少春老师科研的目标。
利用其智能自控温、无惧局部受损、热辐射能耗低等优点,他将这种优质材料应用于防除冰领域,在海拔3000米的云南风场开展了原型试验,除冰系统满足各项应用指标,解决了风电叶片防除冰这一行业的世界性难题接下来,唐老师带领团队将进一步开展应用推广,真正实现科技成果“落地开花”,从而减少我国内蒙古、云贵高原、西北等地风力发电机因结冰造成的损耗。
让柔性功能薄膜应用于更多领域,唐老师对此充满了期待他提到,中国商飞技术团队与自己的团队多次沟通,并已经立项联合开展相关技术的开发他希望,柔性薄膜材料能用在新一代国产大飞机和直升机的机翼除冰上,打破西方垄断,为祖国的建设出一份绵薄之力。
创新育人:在新一代能源材料领域探索前行新能源电池是国家战略性新兴产业,唐少春老师坚持创新育人,带领学生专注潜力巨大的超级电容器、锂硫电池和钠离子电池,聚焦急需解决的关键问题开展研究在太阳能高效利用方面,他带领学生利用仿生学理念,从向日葵、天然植物莲、树木、昆虫获得启发,研发出基于智能热敏水凝胶材料的向光性器件、具有Janus润湿性和仿生三维结构的高性能太阳能蒸发器、低汽化焓多孔结构和超弹性的类水凝胶蒸发器。
特别是,大面积界面蒸发能够利用太阳光能量将盐碱地土壤中的盐析出分离,从而实现对盐碱地土壤治理再生,研究发现治理后的盐碱土壤有利于农作物的种植生长该技术将为我国可利用土地资源不足提供新的解决思路辐射降温方面,研发出一款新型智能变色零能耗降温自清洁柔性薄膜,将智能变色、降温、自清洁三种功能集于一体,打破了国外品牌的技术封锁,该专利技术已许可给合作企业。
唐少春老师在完成学校教学、科研任务的同时,依托校外平台南京大学海安高新技术研究院,积极推进产教融合,充分发挥校地最大协同创新互动效应他采用“院企共建,合作共赢”的发展模式,构建政产学研紧密结合的科技创新平台。
由于产学研方面取得的成效,他被评为南通市优秀科技工作者、实施驱动发展战略先进个人、“科技兴市功臣”的荣誉能源应用千变万化,但不变的是科研工作者们科技利民、造福社会的初心产研融合、实干兴邦,国家科技事业的发展,需要这样一批脚踏实地的科技工作者添砖加瓦!。
科教融合:科研辅助教学,教学启发促进科研在教学育人方面,唐少春老师是南京大学现代工程与应用科学学院受人喜爱的老师三尺讲台上,他朴实风趣,将《热学》这门原本枯燥复杂的物理基础课程讲授得别具风味;他紧密结合实际,探索科技教育的新方法,将国际最前沿研究动态融入教学大纲内容,将科技最新报道发现与热学、热能工程基本原理联系起来,通过前沿知识的科普激发学生对知识的好奇与渴望;带领现代工学院学生参与校外产业实践,开拓视野的同时提升动手能力。
此外,唐老师还承担了《材料科学与工程实验》、《材料科学与工程进展》和《二维材料与器件》的部分教学任务他先后荣获南京大学创新育人奖、魅力导师奖、通识教育优秀教学奖,被评为南京大学“实践教学优秀指导教师”,指导研究生在国际“互联网+”大学生创新创业大赛中获得省级奖3项,2017-2018年两年培养了3名江苏省优秀硕士学位论文获得者。
教学工作也给唐老师新材料的研发带来了许多灵感他强调说:“《热学》这门课的教学对我的科研帮助很大,特别是能量转换热管理材料的研究,我从事的加热材料、降温薄膜材料、光热转化材料以及仿生器件、散热材料、涂层节能材料都和热利用原理密切相关。
”唐老师进一步举例说,针对深海油气输运管、油气储罐因腐蚀引起的安全隐患,表面涂覆是最容易操作的解决方案,但这需要涂层具备防腐和保温两大功能,而持续恒温(夏季温度不能过高,冬季温度不能太低)采用常规方法和材料难以有效兼顾,唐老师在《热学》中讲到的固液相变给了他灵感,于是他在涂层中加入了一种表面改性后的包裹型相变材料,通过相变吸热-放热可逆转化,达到了保温效果。
太阳光高效收集用于界面蒸发污水分离、仿生蒸发器的设计,都和《热学》课程第五章太阳能热水器的多层结构原理相似将纳米粒子从液相中分离,除了采用《热学》中介绍的高速离心分离技术,还利用第六章表面改性亲水/疏水性调节原理,让颗粒表面超疏水使制备的公斤级小尺寸悬浮碳量子点能够快速高效分离收集。
唐老师感叹道:“做应用研究,产品需求是不断变化的,但课本里知识及相关原理是相通的,教学带给了我许多感悟,从而让我将这些感悟和想法实践于具体的试验研究中”对学生的建议:努力当下,勇于试错“你在学校学到的这些知识,在以后深造、工作当中总会遇到一些能切入的点,在原来学的知识基础上再深挖一下,从点的突破开始,然后由点到线、由线到面、由面到体空间进行拓展,你就会在某一领域成长起来。
”当被问及对学生的建议时,唐老师提起了他在大一新生交流会上对新生们的建议他提到,“对于工科同学,大学不只是学习书本知识的一个场所,更是积极试错的成长阶段多听一听不同领域教授精心准备的学术讲座,参与不同学科思想的碰撞,参加学院各类实验室的科研活动,校园环境的保障为你们不断去尝试提供了条件。
学生时代,积极去尝试接触创新创业大赛、尝试了解新兴科技、尝试参与一些科研活动,让自己的能力与品质得到磨练但行前路,无问西东!未来属于你们!希望同学们在尝试中挖掘自身的兴趣,说不定哪一次尝试为你打开一扇窗户,哪怕这段经历是失败的,这也是人生路上的宝贵收获。
”向前看,人生不止一种可能!科研路上上下求索,唐少春老师让看似高端的科技成果变成了身边的产品,让研究成果转化为材料行业发展的引擎就像唐老师说的,要勇于试错!希望工学院的同学们也能胸怀这样的生活态度,在青春道路的实践中,探寻人生多样的可能!。
个人简介唐少春,男,工学博士,南京大学现代工程与应用科学学院教授、博导,南京大学海安高新技术研究院院长,国家科技奖励项目(材料与冶金组)评审专家、国际期刊Frontiers in Materials客座编辑、江苏省“333工程”中青年科学技术带头人、江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人、江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养对象。
中国复合材料学会常务委员,江苏省复合材料学会常务理事,江苏省新材料产业协会理事、新材料技术标准化委员会秘书长主要研究方向:能量高效转换热管理材料、电化学储能材料与器件、仿生智能材料、功能涂层材料发表近120篇SCI学术论文,多篇入选1%高倍引用论文,申请专利60余件,授权发明专利30余件,新材料技术标准3个。
部分科研成果已转化,以第一完成人获省部级以上科技奖励6项,包括中国专利优秀奖、教育部科技进步二等奖、江苏省科技进步二等奖、中国产学研合作创新奖等培养了3名江苏省优秀硕士学位论文获得者,荣获南京大学创新育人奖、魅力导师奖、通识教育优秀教学奖,被评为南京大学“实践教学优秀指导教师”。
采访:史钧元文字:史钧元摄影:王逸美编:丁志笑责编:崔妍 陈意冲
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