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作者:东华大学 安晴晴 刘正好
国之所需,心之所向,科研人员应该在祖国最需要的地方挺身而出。李麒阳,中共党员,东华大学机械工程学院2019级硕博连读研究生,致力于环形编织机数控系统优化控制策略研究及大尺寸异形结构件编织工艺优化,努力实现三维编织技术的转化创新。秉持着“崇德博学,砺志尚实”的东华校训,在2022年北京冬奥会、冬残奥会火炬的制作研究中,他在导师指导和团队协作下,让火炬真正地“飞扬”起来!整个科研过程中,他克服重重困难,扎根科研一线,把握火炬生产过程中的编织、打磨、镭雕、喷涂等自动化生产流程,拒绝“闭门造车”,将理论研究与实际情况相结合解决问题。他发表了3篇国外高水平期刊论文,授权3项国家专利,参与横向、纵向课题6项,积极参与各类科创比赛,在全国数学建模大赛中斩获佳绩。
从“火苗”到“火炬”,星星之火点亮初心
每当问及李麒阳选择科技报国的初心,他坦言是源于幼时的梦想。2008年北京奥运会上,震撼的开场带着科技感十足的节目令他感受到了科技的魅力,“祥云”火炬更是深深吸引着他;2009年国庆六十周年阅兵仪式上,当他看到一大批具备世界先进水平的武器装备缓缓驶过长安街,他深切感受到科技强军带给人民群众的安全感,少年时的所观所感在他的心中埋下了致力于科研工作的种子。
高性能特种编织物是用高性能纤维经特种编织技术与装备编织成型的绳缆、带、网和管类编织物,它是航空航天、国防军工、海洋开发等国家战略和重要民生的特需产品,是复合材料制造领域未来几十年的“兵家必争之地”,谁抢得良机占领高地,谁必将成为行业的风向标,而如此关键的产品在研制生产上却拥有巨大的技术难度。95后博士生李麒阳所在的机电智能装备技术与系统学科组,作为全国高校黄大年式教学团队,团队带头人、上海市教卫党委系统优秀共产党员、师德标兵孙以泽教授告诉他:“不能遇到一点‘硬骨头’就打退堂鼓,国家急什么我们就做什么!”在孙老师的带领下,李麒阳在青年时代,以攻关亟需技术难关为己任,心怀“国之大者”,敢啃“硬骨头”,敢为科研创新“领头雁”,围绕高端织造装备中的“卡脖子”和短板问题,攻坚克难,开发关键技术,在三维编织装备领域取得阶段性成果。与徐州恒辉编织机械有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、云路复合材料(上海)有限公司等企业均进行合作研发,真正将三维编织复合材料推向各个领域。
为“飞扬”蓄力,科技助力“冰雪梦”闪耀冬奥
生逢其时,重任在肩。早在3年前,我国就确定了本届奥运会火炬的结构组成——轻质、高强的三维编织碳纤维复合材料。而如何基于这一材料完美呈现出天马行空的火炬外飘带艺术造型,是团队面临的重大难题。这是历史上首次使用三维编织技术进行火炬的制造,且火炬外飘带是一种筒型弯曲不等壁厚片状体,常规方法很难精确编织这类复杂芯模。为解决这一关键问题,李麒阳不断往返于学校和制造工厂之间,每天早上六七点开始工作,凌晨一两点才返回住处,每日与他相伴的只有朝阳与明月。他从理论上推导编织过程中各重要参量的数学关系,建立各种类型的编织工艺预测模型,通过不同的控制参量改变织物结构;在工厂里每天扑在生产一线调试设备,由于现场环境复杂,经常能看到他抱着电脑站在控制柜前皱着眉头进行控制系统的调试,白天没有解决的问题晚上回到住处继续思考。经过多次推导验证,他首次提出“偏心”编织的方法,解决了火炬大曲率、变密度的编织难题,同时提出一种新型的复杂变截面芯模编织过程的牵引速度求解方法,提高预成型体精度。功夫不负有心人,从理论推导到实验验证再到生产实践,终于实现火炬外飘带编织过程的全自动生产。
实现短期目标后,他并没有停下脚步。面对大规模生产后,机器人自动打磨火炬外表面工序时暴露出的实际问题,李麒阳与组员们又开始了新一轮的攻克,他提出采用柔性千叶砂轮以适应复杂的轮廓变化以及采用浮动力控技术对打磨过程进行实时检测和恒力控制,确保打磨量的恒定;同时,全程使用离线编程技术快速生成机器人轨迹,达到精确打磨的目的。历经近一年的不懈努力,李麒阳和团队成员们最终完成了冬奥火炬外飘带的三维编织、固化成型、机器人精准打磨、1268个雪花祥云图案镭雕工艺以及耐高温底漆和渐变涂层的智能喷涂工艺的自动化生产线,真正能够在工业生产中立体还原冬奥火炬外壳柔美、飘逸的美感,使火炬真正“飞扬”起来!相关成果受到了央视频等媒体对火炬编织过程的专题报道,跟踪火炬的生产流程,带领观众进一步了解三维编织复合材料的科技奥秘。
“星火”必将“燎原”,弘扬传承科学家精神
李麒阳不止忙碌于为冰雪梦插上“科技的翅膀”,他在导师的带领下树立高水平科技自立自强的信念,为国家的科技事业勇担重任,积极投身到高铁重要结构件的复合材料实验研究中去。由于高铁结构件尺寸较大,使用常规编织机及牵引装置进行编织效果不佳,针对此问题,他设计国内首套由双机器人协同牵引装置配合大型变轨编织机的自动化控制系统,解决了大尺寸异形结构件编织过程精度不高的痛点,保证产品力学性能。
他主动发挥朋辈示范引领效应,带领低年级同学完成复合材料编织-缠绕-拉挤成型系统的研发工作、国内首套大尺寸变轨三维编织机及双机牵引系统的研发工作,冲破桎梏,铸就大国重器坚实“基石”;作为上海大中学生党史宣讲团学院机械星期八理论学习社的博士成员,带头宣讲“大国工程背后的科技‘硬元素’”“冬奥火炬中闪耀的科学家精神”等专题,推动大中小科技宣讲一体化;他还在DT新材料与材视课堂等平台开展《三维编织复合材料产品及环形编织机预成型体应用》等讲座,在线收听人数超过2000人,将高端复合材料制作过程用通俗易懂的语言进行传播;依托上海高校首个众创空间党支部,发挥自身优势,凝聚学院五大科技社团,引导广大青年党员和团员群众坚定理想信念,投身科技创新实践,瞄准关键核心和瓶颈问题,组织力量攻关,在他的带动下,支部本科生党员作为主要负责人的项目《多机协同的棉纤维柔性作业云机器人》获得第十七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖。
江苏高倍智能装备有限公司负责人乔闯对李麒阳赞许道:作为一名在校博士生,李麒阳将学校学到的理论知识与现场的实际情况相结合,学以致用,主动担起时代的重任。当今青年,生逢盛世,实为幸事,李麒阳能够继续保持“潜心钻研,尽展其能”的学习与工作态度,无愧一代青年英才。
同课题组师弟杨金对李麒阳师兄说:“师兄性格沉稳,待人接物稳重大方;有强烈的上进心,刻苦钻研,在困难面前不屈不挠,能啃‘硬骨头’,能打硬仗;在科技强国、实干兴邦的征途中,师兄用实际行动践行初心,担当使命;在我看来,李麒阳作为新时代大学生的楷模,当之无愧;能和师兄成为同门师兄弟,幸运至极。”
科技兴则民族兴,科技强则国家强。作为青年党员、博士研究生,李麒阳将国家与民族的腾飞夙愿揣在心里,将时代赋予青年的责任使命担在肩上,他始终秉持着明辨笃行的态度,对待每一个科学问题与实际困难,读懂青年使命担当的实践“无字书”。他始终将科技报国的初心化为在科研道路上奋勇争先的恒心,把科技报国的使命融入无悔的担当,为祖国的科技创新事业贡献青春力量!