近日,浙江省發文公布第六批浙江省特級專家名單。我校姚建華教授入選浙江省特級專家。
姚建華,男,教授、博士生導師,現任機械工程學院院長,激光先進制造研究院院長;兼任中國機械工程學會特種加工分會副理事長等職務。姚建華長期從事激光制造與增材制造相關研究工作。主持國家重點研發計劃項目、國家支撐計劃、國家基金重點項目、NSFC-浙江兩化融合聯合基金等重要科研項目100余項;以第一完成人獲得國家科學技術進步二等獎1項,浙江省科學技術一等獎2項、二等獎1項、三等獎1項,中國機械工業科學技術一等獎2項、二等獎1項,中國專利優秀獎和浙江省專利金獎各1項;授權發明專利62項,PCT專利6項;發表學術論文400余篇,SCI/EI收錄300余篇,出版中英文專著4部。入選國家百千萬人才工程、浙江省首批萬人計劃杰出人才、浙江省151人才工程第一層次;獲得“國家有突出貢獻中青年專家”、“周志宏科技成就獎”、“浙江省有突出貢獻中青年專家”、“浙江省高校優秀教師”、“浙江省高校創先爭優優秀共產黨員”等稱號,享受政府特殊津貼。
“如果要解決一個復雜的工程問題,我們需要的是公式、方法還是思維?”
在每年的新生第一課上,浙江工業大學機械工程學院院長、激光先進制造研究院院長姚建華教授都會提出這個問題。
但他并不要求學生立即給出自己答案,而是希望能啟發學生找準自己的學習定位,能在浙江工業大學學習、科研、生活的互動中,通過文學音樂與公式推理的融合,獲得想象、創新和突破的方法,逐漸形成自己獨特的創新思維,進而影響他們的一生。這正如姚建華教授的求學和科研工作的經歷。
名牌本科畢業考上“普通院校”研究生
當意識到采訪活動要面臨鏡頭時,姚建華率真地詢問“我是否需要把夾克脫下?”
儒雅的姚建華就是這樣時常嘴角含笑,笑意內斂卻真誠直率。他喜歡把工作建立在嚴密的研究中,卻也是時常半夜突發奇想將想法付諸實踐的“急先生”,思維豐富又不失嚴謹邏輯、大膽創新又內斂低調、目標專一又能觸類旁通。
1987年,22歲的姚建華剛從浙江大學材料科學與工程專業本科畢業,畢業后來到了陜西機械學院(現西安理工大學)就讀研究生。這樣的選擇讓人有些不可思議,但卻是他反復考慮的結果。
在材料領域求學時,姚建華一直在探求新的領域,隱約意識到材料和激光的交叉融合必將擁有未來制造技術的廣闊前景,并從國外報道獲悉,材料的激光加工技術有望顛覆傳統的制造業。
“當時在陜西機械學院任教的黃積榮教授為了尋求提升汽車發動機性能,成為國內首批開辟激光與材料相互作用新研究領域的業界權威之一,所以后來我成為他的碩士研究生一點也不奇怪。”姚建華回憶,“從此,我就毫不猶豫地踏上了激光技術的尋夢之旅”。
也正是黃積榮教授的推薦,姚建華日后結識了西安交通大學從事機械加工的周家瑾教授和中科院上海光機所從事激光加工技術的蘇寶蓉教授,這也為姚建華構建了材料、機械與光學等的交叉知識結構,日后成為中國激光加工技術領域的領軍人物奠定了基礎。至今,他依然時常與年近九旬的蘇寶蓉教授在科研項目及產業化應用方面促膝長談。
三十年一以貫之
無論是求學,還是科研,姚建華都有一條異常清晰的主線,他不斷求索,一以貫之。
1993年,在國企歷練三年后,姚建華進入浙江工業大學工作,成為年輕的講師。為了追尋自己的“激光夢想”,他的第二步是創立學校“激光加工技術工程研究中心”(本文簡稱“激光中心”),建設一個像模像樣的實驗室。
姚建華回憶,當時國內對激光加工的研究一直停留在實驗室階段,雖然發表有不少論文,但看不到實際應用,這里面一定存在需要突破的瓶頸。
于是,在1994年,他第一次向學校遞呈了“特色發展我校相關學科,建立激光加工中心”的建議報告。當時這一想法新穎、前衛,學校又沒有任何基礎,直至2000年,隨著他當時科研水平和教學能力逐步得到學界和業界的認可肯定,學校投入300萬元啟動資金,校“激光中心”終于獲批成立。校領導對中心充滿期待,提出五年內要“冒出泡來”。
為了早日實現“冒泡”的承諾,起步比想象的要艱難的多。首先要解決自身運行的問題,學校給了300萬元,再也不好意思去要更多的錢了,需要實現“自我造血”。由于當時幾乎沒有人知道激光技術,姚建華開始當起了技術銷售員,開始天天翻黃頁薄、打電話、擺地攤,密集聯絡和登門探訪了一家又一家企業。于是,黃頁薄被翻爛,吃閉門羹、探訪企業荒郊迷路成為家常便飯,白天跑企業,晚上回來加班做實驗。“我不要你們一分錢,只要給我樣品試驗就可以”,當時的姚建華褲兜里只剩坐公交車的幾個零錢。一天又一天,終于,企業的大門被撬開。杭州汽輪機廠就是其中一家,當用激光淬火成功替代了火焰淬火,為企業減少20%的報廢后,企業就主動上門了,就這樣贏得了杭州汽輪機、張小泉刀具、東陽縫紉機針板、吉利摩托車、余姚模具等一家又一家企業的信任, “最熱鬧的時候,企業送來的樣品擺滿了實驗室外面的走廊”。技術終于開始推開,姚建華沒向學校再要一分運行費用。
姚建華帶領團隊不僅出色地完成了學校給出的各項指標,而且比預定“冒泡”的時間整整提前了兩年,實現了追尋自己“激光夢想”的第三步,獲得了企業的認可。
如今,經歷了20年風雨的激光中心成為浙江工業大學對外展示形象、科研實力的一個標志性窗口。
“從2000年到2010年的‘第一個十年’,用激光加工替代了傳統加工,實現了從無到有的市場批量化應用”,姚建華團隊對葉片、模具、刀具、汽缸等基礎件的制造升級,這個十年是艱苦積累的十年,“我幾乎摸遍了當時僅有的一臺CO2激光器上的每一顆螺絲釘。”下一個十年,他們在激光加工的基礎上,突破了外加電磁場、動能場等“多能場”復合激光制造技術,實現了激光加工“從有到好”的技術升級,并用于我國高端制造領域,如大型發電機組、航空發動機等,這一個十年是上新臺階的十年,激光中心成為國內外在該領域有影響力的研究機構。
自激光中心創建以來,姚建華團隊瞄準激光表面改性方向,潛心研發,先后承擔了國家支撐計劃、國家重點研發項目、國家自然科學基金重點項目、國家國際科技合作項目等一百余項課題。經過20多年時間的積累,先后獲得國家科學技術進步二等獎、中國機械工業科學技術一等獎和浙江省科學技術一等獎、浙江省技術發明一等獎等多項科技獎勵,在校企合作、科研成果轉化等方面取得了優異戰績,入選國家百千萬人才工程,浙江省首批萬人計劃杰出人才,浙江省特級專家,浙江省151人才工程第一層次,獲得“國家有突出貢獻中青年專家”,“周志宏科技成就獎”,“浙江省有突出貢獻中青年專家”,“浙江省高校優秀教師”等稱號。
不為人知的是,姚建華有機會離開教授崗位,成為億萬富翁。
唾手可得的“億萬富翁”
技術和產業的深度結合往往代表著市場價值。姚建華的科研領域恰恰是中國制造業的痛點和難點。由于激光加工技術更多用在大型汽輪機、工模具、化工裝備等高端部件的生產領域,這些高端部件往往依賴進口。
上海汽輪機廠是中國生產大功率發電機機組的三大動力之一,作為發電機組傳動系統基礎部件的葉片,在一臺機組上分布一千多支,而末級葉片在高速運轉中易產生水蝕,影響整機的性能,而每支葉片更換的價格相當于一輛奧迪轎車。由于外方公司的壟斷與限制,我方不得不高價購置,葉片的抗水蝕技術成為我方“卡脖子”技術。
于是,上海汽輪機廠的技術人員找到了姚建華,提出了自主開發的要求。
姚建華團隊憑著多年積累的經驗,終于在2007年攻克了汽輪機葉片的核心技術,實現了葉片生產全部國產化,而當時一支葉片的制造成本僅僅是原進口價格的七分之一。這項技術的突破帶來的經濟效益無比巨大,僅2011年,上海汽輪機廠21臺裝機的末級葉片就節省上億歐元。
但這項技術的知識產權幾乎無償給予了國內的專業廠家。姚建華教授戲稱,如果我從此把精力放在開公司賺錢上,今天我就是億萬富翁。
如今,姚建華教授開發的“激光表面復合強化與再制造關鍵技術”已經超過了歐美發達國家,成果已在機械、能源、化工等多個行業的200多家企業實現產業化應用,相關產品覆蓋我國除西藏之外的省市,同時出口到美國、印度、澳大利亞等30多個國家,經濟效益顯著。
如在秦山核電站,姚建華教授團隊研發的激光強化技術應用于重水核反應堆關鍵冷卻部件,不僅提高了機組的安全性,而且生產出的這種防沖蝕葉輪使用壽命比進口的更長。
還如,為了能研發牙科醫生應用的抗腐蝕、鋒利、耐磨、無毒、耐高溫的牙科畸正手術鉗,姚建華團隊設計出了能適應復雜環境的專用合金材料,并運用激光將材料熔覆在牙科鉗上。目前采用該技術制作的50多個型號牙科鉗已全部出口到美國。
又如,姚建華教授團隊還研制出激光納米涂層刀具,在普通刀具的刀刃上,利用激光和納米技術熔覆上一層納米陶瓷、鎳、鎢等合金材料,讓刀口變得鋒利耐磨,硬而不脆。和一般刀具相比,納米刀的耐磨性高了至少2-3倍。
姚建華團隊利用科研技術提高了汽輪機運行的可靠性和穩定性,產品性能甚至超過國外的產品,經激光處理的工業汽輪機葉片已占全國85%以上的份額。
新冠肺炎疫情期間,不少企業生產線暫停,但隨著復工復產的來臨,作為工業動力來源的多個企業的汽輪機整套裝備短期難以恢復,帶來經濟損失。姚建華教授再次臨危受命,攻克了汽輪機轉子的激光現場再制造技術,使得原來要2個月恢復的設備縮短為2天,為上百個企業挽回千萬級的損失,保障疫情重要裝備物資的生產。
“諸多機會可以讓我成為億萬富翁,這也非常有吸引力,”姚建華教授坦承,“但這并不是我的終極目標。"
教書育人:科學家也是藝術家
上初二時,姚建華受到了音樂的啟蒙。當時的音樂老師教會了他“彈揚琴”,他當上了學校民樂隊隊長。盡管招致了家長“不務正業”的反對,姚建華還是將彈琴的習慣保持到了現在。
“音樂和科研本質相通,屬于思維上的節奏性活動,沒有音樂就沒有創新思維”,姚建華從藝術創作中汲取了科研活動的想象力,受益匪淺。科研工作需要嚴密的邏輯論證,但這并不意味著思維可以呆板、固守和封閉,而需要激發、碰撞和想象。
因此,他教導自己的學生有時候可以用音樂藝術的思維創造性地解決復雜的工程難題,獲得高級思維訓練。
未來,姚建華教授和團隊將面臨更多的挑戰,如實現激光能場復合制造領域原創性的理論體系突破,在創新理論基礎上形成至少1-2個領域的顛覆性“解決方案”;實現在部分領域從國際并跑到上國際領跑,從而提升我國在國防、交通、航運等領域的先進制造水平。
同時,結合區域經濟特點,用激光智能制造技術改造傳統工藝,實現綠色與智能制造,為浙江和全國的制造業轉型升級提供關鍵技術支撐。
雖然未能成為“億萬富翁”,但姚建華繼續耕耘在科研教學一線。2015年,姚建華從普通教授直接提拔為機械工程學院執行院長,“這意味著我要承擔起更多的學院管理和教書育人的責任。”
同時,激光中心也升級為校直屬研究機構,秉承“特色發展、錯位發展、合作發展”的戰略,走上了國際合作路線,并建立了長效合作機制,成為該校國際合作的典范。先后與烏克蘭、英國劍橋、加拿大等建立了多個激光技術聯合實驗室。聯合實驗室的烏克蘭籍專家弗拉基米爾·科瓦連柯院士還獲得了2011年度中國政府“友誼獎”,得到李克強總理的親切接見。在科學研究方向方面,特色發展始終是他堅持的理念,即便是在激光制造領域也是有重點的展開研究,盡管在激光焊接、打孔與3D打印方面也有不少研究,用激光表面改性技術改造升級傳統技術始終是他堅定不移的特色研究方向。
如今,姚建華的激光之夢初現成效,“沒有學校黨委及各級領導的支持,不可能有我的今天”,是在困難時給予的鼓勵支持,是“不忘初心,堅持不懈”的信念,支撐著他20年的征程,他將黨建工作形容為“原始動力”。
“將畢生奉獻于栽樹育人、科研造福,是一件值得的事情”,姚建華在追逐激光夢想的道路上勇往直前,“培育青年英才,攀登新的科學高峰是我新的目標任務。”
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