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刘晓玲

创新型复合材料助力可持续发展

先进材料副教授

 

编者按:刘晓玲副教授于2015年加入宁波诺丁汉大学,担任复合材料课题组的副组长,她同时也是先进复合材料研发中心的副主任。在她的带领下,宁波诺丁汉大学复合材料课题组在短短两年时间里,不仅发展成了集教学与科研为一体的研发平台,并且组建了一支年轻而富有激情的科研团队。她的团队与国内外著名公司以及研究机构建立了长期战略合作关系,肩负着多项重大研究项目,所取得的成绩获得了院校、企业和国家机构的广泛认可。

 

能解释一下您的研究吗?

我们课题组的主要科研领域是研发绿色、多功能的轻量化复合材料。

开发轻量化的复合材料是现在业界的一个主流发展趋势。轻量化材料的应用范围很广,比如它可以使汽车等交通工具跑得更快、也更低噪节能。目前,大多数研究机构将着重点放在轻量化复合材料的制造工艺上,而我们更关注的是用绿色材料来开发多功能、可循环利用的可持续性轻型复合材料。

 

您的科研项目会帮助业界解决一些什么样的问题和挑战?

“可持续发展”是当今全球社会的一项重要议题。人类的发展不仅要减少对不可再生能源的依赖,也要减轻对大自然造成的负面影响。

如今工业界使用的很多树脂材料是从石油提取而来,而石油资源很有限。我们团队在做的其中一类研究就是用植物型树脂作为基体,来开发高性能的复合材料,以减少工业界对石油树脂的依赖。

在我们的“中航复材-宁波诺丁汉大学可持续复合材料联合实验室”里摆放着两艘赛艇,就是用松香型树脂作为原料研发制造的。这两艘赛艇的性能经过测试达到轻量化的标准,性能和传统原料制造的赛艇同样优异。

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用松香型树脂为原料研发制造的赛艇

另一方面,市面上常用的很多纤维增强体是难以再回收利用、或不可降解的,容易对大自然造成负担。

我们现在在做的一个项目就是开发可降解的玻璃纤维,并将它应用于生物医疗领域,例如用作医疗植入物的生产。这样一来,以后患者体内的植入物将不再需要被取出,因为植入物原材料将是由钙、镁、磷等这些人体所需的物质构成,因此可以直接被人体吸收。另外,我们也在跟世界知名的化学品公司阿科玛(Arkema)合作研发新型热塑的成型工艺,这将使塑料制品可以以更简便、低成本的方式被再回收利用。

除此之外,我们的团队也在着力于多功能复合材料的开发,比如为材料添加阻燃、导电等功能,以此来减少材料浪费。在这方面,我们和英国的无纺布制造商TFP合作开发的一款阻燃材料经验证已满足高铁车厢所需要的阻燃性能要求,而且加工工艺较为简单、应用范围广,可以循环使用。

 

您目前带领着近十个科研项目,您认为是什么原因能吸引到这些项目合作?

我们实验室自从建立之初就开始不断吸引合作。我觉得主要得益于三个原因,第一是宁波诺丁汉大学这个平台。因为有诺丁汉大学在业界的影响力和认可度,很多合作方在我们实验室建立之初就向我们抛来了橄榄枝。

第二个方面,我认为是良好的人才架构。我们团队既有复合材料领域的世界级专家,比如益小苏教授,也有较为年轻一代的科研工作者和一批博士生、博士后。此外,非常重要的一点是,我们有一批科研助理,他们承担了实验室大量的技术支持工作,例如设备的日常维护和培训等。有了他们帮我们扫清前期障碍,我们才能把精力最大程度地投入到科研中。

另外一个方面,是我们团队的科研热情。我们这个实验室是2016年和中航复材联合创立的。当时,中航复材的领导曾评价我们对科研的态度是作为一项事业来投入——这也是他们选择我们的原因。他们相信有这样的工作激情,这个联合实验室的发展前景一定是积极的。我想实验室这几年的发展应该没有让他们失望。

 

在宁波诺丁汉大学工作,您觉得最有成就感的一件事情是什么?

最让我有成就感的事情是在教学上。

从2016年开始,我们团队给理工学院的机械、材料与制造工程系大四本科生开设复合材料课。这个课是以前没有的。

在课程设置上,我们基于英国诺丁汉大学的教学框架做了适当调整,增加了实验课,让学生在本科阶段就能上手进行操作。通过把自己的想法做成样品,学生们可以注意到自己在理论学习和实践中的差距,加深对材料成型工艺的认识。

此外,我们也采纳了学生的意见和想法,把以往通过单一一次期末考试来评定成绩的方式改为更丰富多样的考核方法,融入了随堂测验、实验课、实验报告和课堂展示等。这在帮助学生缓解期末压力的同时,又可以帮他们阶段性地巩固学习成果。

事实证明我们在教学上的这些举措是有效的。虽然同学们非复合材料专业出身,但有好几位在本科毕业后去往了帝国理工、曼彻斯特大学这些在材料领域声名卓越的世界级院校,继续攻读复合材料专业。这让我很欣慰,我们这个领域的后起之秀大有人在。

 

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