预·荐未来——南京工业大学材料科学与工程学院
2022-06-19 07:53:54

我是南京工业大学材料科学与工程学院院长陆春华。

当今时代飞速发展,科技进步日新月异,“高质量、高效率、绿色可持续发展”的国之大计对材料科学提出了更高的要求,加快各类新型材料研究成为材料人共同努力的方向。

纵观人类发展史,从远古的石器时代、青铜时代到如今的电气时代、信息时代,每一种重要材料的发现和应用都会给社会生产和人类生活带来巨大的变化。今天,我将带领大家一起揭开材料世界的奥秘。

在刚刚过去的北京冬奥会上,诸多新型材料走进场馆、进入赛场,为“科技冬奥、绿色冬奥”保驾护航。国家速滑馆的基础建设中使用了混凝土膨胀剂,它具有结构自防水功能,能够克服结构渗漏问题,实现钢筋混凝土超长结构无缝施工;国家速滑馆和张家口冬奥会场馆使用了一种新型绿色环保建筑材料——碲化镉发电玻璃,通过在绝缘的半导体玻璃上均匀涂抹(仅4微米厚)相当于头发丝的百分之一的碲化镉光电薄膜,就能让“玻璃”实现“变身”,成为可发电的建筑材料;国家游泳中心采用新型无织物基材的透明材料ETFE膜,实现了“水立方”与“冰立方”的切换自由;新媒体制作传播中应用具有石墨烯发热技术的保温产品和设备,可以满足低温环境下人员的保暖需求和机器的正常使用;比赛赛场上碳纤维复合材料的运动器材、个性化3D打印的碳纤维速滑冰鞋、集橡胶/合成纤维/聚氨酯材料于一体的速滑竞赛服、高性能聚碳酸酯滑雪镜等高科技体育装备,为运动员取得更好成绩提供了重要支持;后勤保障人员身着饮料瓶再生制作的RPET纤维工作服,防水防污又环保。尤为突出的是,本届冬奥会中,我院2001届复合材料专业校友、上海石化先进材料创新研究院总经理林生兵带领团队,在世界上首次利用耐高温碳纤维复合材料制成了冬奥火炬“飞扬”,具有“轻、固、美”的特点,成为世界瞩目的焦点。

走进材料学院院史馆,我们可以一览新中国无机非金属材料及其衍生专业的发展史。1952年,学院开设我国第一个硅酸盐本科专业,开启了新中国硅酸盐教育事业;1954年,招收全国首批水泥生产工学研究生;1981年,获得无机非金属材料、化工腐蚀与防护专业首批硕士学位授予权,培养了建校以来第一位硕士;1983年,获得无机非金属材料专业首批博士学位授予权,培养了建校以来第一位博士。

学院现有无机材料与工程、材料物理与化学、复合材料、高分子、金属材料与冶金工程5个专业系,材料专业齐全。历经七十年的积淀和发展,我们的材料学科建设成绩显著。1994年材料学获批了江苏省品牌专业称号;2010年入选教育部首批“卓越工程师教育培养计划”“材料科学与工程”国家级特色专业;2013年入选国家首批“2011计划”、江苏省高校协同创新计划;2019年起,我们的无机非金属材料工程、材料科学与工程、高分子材料工程先后入选国家一流专业建设点,复合材料与工程、金属材料工程入选江苏省品牌或特色专业。

材料学科在第四轮学科评估中获评B+等级,江苏省内与南京大学、苏州大学并列第1,全国第18名。材料科学在国际ESI排名中稳步攀升,2021年11月首次进入全球前千分之一。

学院秉持“顶天立地、协同创新”的发展理念,形成了低碳水泥混凝土制造及应用、先进无机功能复合材料、功能高分子材料、特种金属材料及先进制造、新能源材料与器件五大方向,在这五大方向科研领域保持明显的特色与优势,取得了大批高水平科研成果。唐明述院士等开发的碱集料反应抑制等技术成果,成功应用于“三峡大坝”等国家重大工程建设,产生了数千亿计的经济效益,为国民经济发展和国防安全做出了巨大贡献。

学院坚守“为党育人、为国育才”的教育使命,深入推进“本-硕-博一体化”人才培养体系建构。七十年薪火相传,先后培养出了以中国工程院院士曹湘洪、江东亮、徐德龙,中国科学院院士施剑林,加拿大两院院士陈忠伟,中国工程勘察设计大师蔡玉良等杰出校友为代表的1.8万余名高素质人才。我们的校友在各行各业各领域为党和国家事业发展做出了积极贡献,为母校和学院赢得了广泛赞誉。

下面有请吕忆农教授带领大家走进国家重点实验室

我是南京工业大学材料科学与工程学院吕忆农。下面,请大家随我一同走进“材料化学工程国家重点实验室”。

学院积极打造国家级、省部级各类实验科研平台,为学生提供优质的科研实训场所。我们的国家重点实验室始建于1999年,2007年获科技部正式批准建设。实验室面向国际学术前沿和国家重大需求,以建设材料化学工程领域高水平的科学研究、人才培养和学术交流基地为目的,开展创新性应用基础研究,致力于解决制约我国过程工业可持续发展的能源、资源和环境等瓶颈问题。实验室现有建筑面积4.5万平方米,拥有一批材料微结构表征与宏观性能测试等仪器设备,为广大科研人员开展前沿基础研究、探索微观世界提供重要支撑。

相信同学们在中小学阶段都接触过光学显微镜,光学显微镜的极限分辨率约为0.2μm,如果参照构成物质的原子尺度,0.2μm相当于有1000层原子的排列。那么如何确定材料微观原子结构与排列,可以说远非光学显微镜所能预计)。要想揭示其中的秘密,我们就必须依靠电子显微镜。

目前材料科学家常用的电子显微镜有扫描电子显微镜和透射电子显微镜。透射电子显微镜分辨率可达原子数量级,能呈现大约原子直径的图像,现在特别热门的石墨烯、纳米管、纳米线、量子点等纳米材料的研究都离不开它。现在我身后是目前世界上顶级的球差校正电子显微镜,它的分辨率已达到亚埃尺度,它的最佳分辨率是0.05nm。在球差校正电子显微镜中,如果配合电子能量损失谱等识别和技术,我们可以获得实验样品中元素的原子分布,及其化学和电子结构信息,从而可以很方便地揭示原子间的成键/价态、最临近原子结构、介电响应、自由电子密度、带隙和样品厚度等物理特征,为科研人员研究材料的形成与性能提供很大的便利。

除了透射电子显微镜外,在我们重点实验室中还有许多大型实验仪器设备。本院本着“大材料、现代化、集约式、开放型”实验室建设理念和目标,以具体材料的制备为主线,建设有综合性、设计性、创新开放性的实验项目。

下面有请常辉教授带领大家了解我院的产学研企业。

同学们,大家好,我是南京工业大学材料科学与工程学院的常辉。

学院积极依托孵化的30家学科型高新技术企业,深度融合开展产学研合作协同育人,为同学们提供了很多面向产业前沿的实验环境和条件保障。

对于3D打印,我想应该同学们有不少都知道。3D打印又叫增材制造,是一种以数字模型文件为基础,通过粉末状金属或塑料等专用材料,通过逐层打印的方式来制造构件的全新技术,是现代智能制造技术的最好体现,它不仅可以满足现代装备复杂构件制造的迫切需求,同时呢,也在生物医学领域可以满足人们的个性化需求,如在生物医学领域,可以用3D打印技术打印骨骼、关节等等。

今天,我非常高兴将带领大家走进由材料学院教师团队创立的南京市首批新型研发机构——南京尚吉增材制造研究院有限公司。

研究院面向航空航天、海洋工程、生物医疗等重大领域,已初步形成了较为完整的增材制造产业体系,拥有增材制造专用材料的设计生产、3D打印结构和工艺优化、3D打印件表面精整处理等技术能力,形成了高性能金属粉末制备、短流程钛合金加工、金属粉体增材制造实验验证、粉末冶金近净成型实验、产品性能集成验证与评价分析等五个重要的研发平台。那么大家今天看到的这种金属粉末和3D打印样件,都是研究院近几年来取得的最新研究成果。正在或即将服务于我国国防工业和国民建设等重要领域。

可以说,材料是人类进步的物质基础,人类社会的文明不断向前推进,人们对材料世界的探索就不会停歇。材料的应用领域宽广,材料人的发展空间巨大,欢迎有志于材料学研究的同学报考,南京工业大学材料科学与工程学院期待你的到来。让我们同为材料达人,共创材料伟业。

校对 徐珩

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