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“洪堡学者”李敏:让“中国智造”的梦想照进现实

作者:文/王可心 图/崔楚 唐亚慧 来源:党委宣传部 发表日期:2019-09-09 浏览次数:

 

一个零件的加工能成为医疗器械研发的关键么?

有抛光技术可以破解高铁轴承制造“卡脖子”的难题么?

青年学者李敏给出答案,“提到‘超精密加工’,人们会联想到一些高精尖领域。事实上,它与我们的生活并不遥远。”

这位80后博导,我校首位“洪堡学者”一直与“超精密加工”技术过招。

他以匠心致初心,矢志为自主掌握超精密加工领域的核心技术而奋斗。

他基于首创的高精度高效率加工零件的“增稠-化学协同抛光”新技术,发明了绿色环保的“增稠-化学协同抛光液”及新型智能抛光装备,让“中国智造”的梦想照进现实。

李敏说:“作为制造大国,中国需要实现从进口到核心技术自主原创性研发的转变进程,希望我提出的超精密加工技术能为中国智造的发展带来更多的可能。”

 

匠心:“中国智造”需要自己的核心技术

 

“德国的制造水平高!”“德国产品性能优越!”“怎样才能达到德国超精密加工技术的水平?”这是李敏从事超精密加工制造研究以来听到过最多的话。10多年来,为了能够将话中的“德国”转换成“中国”,李敏一直不曾停下脚步。

不同于其他从小就对科学感兴趣的科研牛人,对李敏来说真正的投入到这个领域是在研究生阶段。

2006年深秋,研二的李敏带着《多孔陶瓷材料制造新技术》的获奖项目站上了湖南省首届创新论坛的舞台上,这是李敏想要把本科阶段的“产品外观设计”转化为“产品机械制造”中关键的一环。

青年人该如何具备创新思维?我们要怎样保持科研动力?面对李敏的提问,我国著名科学家周光召教授为他指点了迷津。“这次经历让我真正地明白了从事科学研究的意义,涵盖了小到改变个人生活,大到对中国发展产生巨大的推动力。”

20086月研究生毕业后,李敏并没有选择攻读博士,在一所铁路院校供职近三年后,他直接迈进了企业的大门。

长期的一线工作,李敏亲眼见证了中国制造业的发展,也深刻地感受了来自国外核心技术的冲击。

工作期间,李敏发现车间里总是通过人工抛光车辆零配件。不仅效率低,而且环境恶劣,灰尘大到带4层口罩都难以遮盖灰尘与气味。最重要的是很多特殊的高精度零部件只能依赖进口,核心技术依然掌握在国外,超精密加工机床零部件、整装设备的自主开发相对困难。

“那时候我就想,我们要自主研发属于中国的新技术与整装设备或机床,中国制造业必须有自己的原创。”李敏感慨道。

怀着科研报国的初心,20119月李敏考入湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心继续深造,师从我国超精密加工领域的著名专家袁巨龙教授,想要通过更精准的学习研发出自己的技术。

201512月,李敏来到我校智能制造研究院供职,学校对高层次人才的支持使其能够充分地在超精密制造领域大展身手。2018年更是因为突出的科研业绩与学术水平被破格晋升为博导。

如何才能高效、高质量做好各类面形零件的研抛呢?怎样高效地进行大尺寸曲面零件的超精密加工呢?为了解决柔体“流性刀”的新型配方、加工精密、加工效率及其控制等问题,李敏带领着自己的课题组整整探索了3年。

增稠加工技术作为一个崭新的研究领域,存在的知识“盲点”比李敏想象的更多也更复杂,这也导致李敏在研究中走了不少弯路。液体防弹衣、防弹头盔给了李敏增稠流体运动的灵感。为了发现防弹装备中的液体是否适配增稠加工技术中“流体刀”,李敏一头扎进实验室。

无数次的实验,数不清的调配方案,期待的成功并没有降临,这个结果给了李敏一拳重击。李敏并没有气馁,转而研究最基础的流体特性及控制。在一次偶然的实验中,李敏将流体放置在一定结构的器皿中,当流体触碰到瓶口下面的钢质工件时对工件表面产生了划痕与局部光整,同时,流体还能“绕流”到工件下方,促进了大面积工件表面产生抛光效果。意外发现的流体运动现象,使李敏突破了长期以来无法解决的技术“瓶颈”。在接下来的研究中,李敏不仅找到了适配的“流体刀”抛光液,也势如破竹般的找到了调控它的办法。

在智能制造的发展浪潮下,李敏一直瞄准国际前沿,先后在超精密抛光技术及智能装备上开辟了一个一个新成果。读博期间,首次开创STP技术,发现质量控制定律,为技术产业化提供理论基础。这项技术适用于轴承零件、风电器件、齿轮表面等抛光。

在学校任职期间,李敏首创高精度高效率加工零件的“增稠-化学协同抛光”新技术,发明了绿色环保的“增稠-化学协同抛光液”及新型智能抛光装备,用于高铁轴承、医疗器械零件高效抛光,以及轨道交通企业技术升级;利用新技术,开展车身防护关键元件超精密抛光工艺研究、装备研发与推广。此外,李敏积极开辟在光学器件、难加工材料、曲面零件的微米纳米制造技术、砂轮制造技术、智能数据库软件等领域的新研究方向。技术成果减少了运行成本,有力地支持着我国智能装备制造的技术升级,经济与社会效益重大。

“对于走科研这条路我是有情怀的,我的想法很简单,让中国智造享誉国际,让中国人有更多自己的超精密制造核心技术。”——李敏

 

初心:我的梦想是为“中国智造”添砖加瓦

 

谈及初心,读博的四年光阴是李敏一切梦想的开始。也因为这段时光,李敏拥有了更广阔的学术视野与格局。四年来,李敏的求学旅途可以用“痛并成长着”来形容。

为了能尽早研发出成果,李敏便养成了早出晚归的习惯,将更多的时间投入到了实验中。

读博中途,因为寝室被蜜蜂筑巢,李敏不得不搬到实验室里睡沙发,早上在实验室简单的洗漱,晚上跑回学校洗澡,这样坚持了大半年,直到博士毕业。四年来,李敏坐得住科研探索与撰写论文的“冷板凳”,也经得起企业实干的考验。

接受“将8000个氮化硅陶瓷球毛坯抛光成直径5毫米的轴承用超高精度滚珠”的紧急任务是李敏优异的业务能力在导师面前的第一次亮相。下午5点钟左右安排任务,次日凌晨1点收工,连续7小时的作业,在8000颗成品小珠子中随机抽10颗放入球度仪中,李敏做到了百分百的高品质合格。原本还在质疑李敏小组团队科研技术能力的企业技术总工程师直接说:“这是当前中国最好的氮化硅陶瓷滚珠。”这次经历,使得李敏深刻地感受到了“超精密加工”的魅力,并多年来甘之如饴。

超精密加工技术是装备制造业中的关键部分,长期以来被世界各国列为产品研发和技术应用的重点。但我国超精密加工技术正处于快速发展阶段,自动化、智能化程度有待加深,自主技术产业化生产能力亟待提升。面临现状,李敏对德国制造业的向往越来越迫切。

怎样更好的制造智能机械臂?如何更完美的控制“流体刀”的智能走向?带着这些问题,李敏将对德国制造的向往化为了实际行动,他马不停蹄的寻找接受自己从事科研的国外单位。在国际著名制造专家卡普教授的支持与鼓励下,李敏决定冲刺在国际上极具影响力的德国政府人才计划“洪堡学者”。

申请“洪堡学者”看的是科研业绩,李敏为了让自己成果得到国际专家们的认可,多年来不停地辗转国内外。在日本东京举行的国际生产工程院(CIRP)大会上,李敏的技术研究报告让他首次感受到了国外权威专家认同的民族自豪感。

为了完美地报告“增稠加工技术”项目,李敏准备了整整大半年。报告的头天夜里李敏内心焦灼地无法入睡,一遍又一遍的查阅着资料,揣摩着用词。紧张的情绪持续了整整一天,凌晨5时,李敏房间的灯依旧亮着。

在大会报告席上,只睡了2个小时的李敏面对专家们的提问从容应对。“当我看到台下的院士专家们竖起大拇指,听到他们说Nice的时候,我心里想的就是我为国家争光了。”李敏笑着说道。

2019318日是德国“洪堡学者”入选名单公布的日子,李敏不时地拿起手机查看邮箱。次日凌晨5点,从睡梦中醒来的李敏摸向枕边的手机。“Congratulations!”祝贺字样跃然出现在屏幕上。

经历了从无到有,李敏终于为自己努力画上了感叹号。两年时光,李敏的大半时间都是在“求学路”上度过。交叉做事已经是李敏的常态,白天教书、晚上挑灯夜战写论文。为应对高强度的工作,李敏把实验室、办公室当作自己的第二个家。“我的妻子在国外学习,我的工作让我无法时常回家照顾儿子,一直以来都是奶奶在照顾。我儿子看到我回来了,每次都很开心。”李敏说道。

作为我校第一位获得该荣誉称号的学者,李敏已于625日远赴德国莱布尼茨研究所,加入德国科学院院士团队,与国际著名制造专家卡普教授合作,开展国际交流与科研工作。李敏及其家属还将受到德国总统的接见,以作为“洪堡学者”的最高礼遇。

“在智能制造方面,我目前在做特定工业应用领域关键元器件超精密高效抛光与工艺智能专家数据库相应的研发与应用。到德国后,我想更多的了解德国在智能制造上的关键技术,为我国的“制造”真正意义上成为“智造”而不懈努力。”——李敏

 

 

师心:坚守“契约精神”为“中国智造”接力

 

“你们在步入研究生学习阶段时,就已经同自己的导师之间签订了一份‘契约协定’,你们要获取知识、获得学位。同时,导师们也要无私地付出指导义务并不断推动课题组发展。”在以“洪堡学者”的身份远赴德国深造的前5天,李敏第一次作为导师代表在毕业典礼上用三年的深情做最后一次叮嘱与告别。

对于师生关系的处理,李敏自有一套“章法”。“契约精神”是他一直坚守的信条,也正是因为这份精神的存在,李敏带领着科研团队克服着一个又一个的困难。

“新型抛光液”的调配是李敏所负责的研究项目之一。面对这样一个全新的领域,一切的产出都要靠自己来实现,原创的压力使团队后劲不足的问题开始逐渐显现。繁琐的数据、重复的实验内容消耗着学生最初的激情与动力。在高压的科研气氛下,队员唐成决定休学前往企业实践,一人的离开使得仅有两名队员的团队更加不堪重负。

顶着科研项目的压力,李敏为唐成的休学手续各处奔走。20186月,休学事宜终于告一段落。可当唐成再次入学时,他耽误的学业又成了李敏心中的“巨石”。

敏卯足了劲地给唐成辅导,连续2个月在实验室与他一起做实验,手把手地指导唐成完成课题。就这样,唐成的学业逐渐步入正轨。团队也在李敏的带领下,克服了抛光液选材的难题,取得了成果。

“这就是‘契约精神’,我不会放弃每一个学生。不管面对什么问题,只要是可以解决,我都会尽力去做。”李敏说道。

与学生一起搞科研,熬通宵早已成了李敏的常态。学生凌晨2点给发消息给李敏,他也会第一时间回复。深夜的实验室里,常常能够看到李敏指导学生的身影。有时工件加工后达不到机床需要的精度,李敏就和学生们探索与解决,只要关于学生的事李敏都亲力亲为。

李敏深谙理论的重要性,对学生也有特定的要求,为此《功能陶瓷的超精密加工技术》成了团队成员的“入门手册”。在实践方面,为了给课题组创造良好的人才培养途径与技术实践基础,李敏更踏平了企业的“门槛”,说破了“嘴皮”。

“契约精神”的坚守下,学生们长期驻扎实验室里。硕士生二年级的黄振荣就是如此,为了完成汽车零件样品的加工,他直接“安家”在实验室,没日没夜地对零件进行研抛与工艺优化研究。半个月的“闭关”成功破解技术难题,为此,李敏还前往广东与合作方交流该技术“落地”事宜。

因为长期的努力,李敏的科研团队出现了不少科研“达人”。李敏仅指导1年的硕士生宋方增已先后成功申请了11项涉及智能制造的国家发明专利,成为了sbf极具潜力的专利“明星”。团队中更有操作“大将”刘明辉、论文“高手”黄振荣为科研助力。

第一次见到他,完全无法将眼前的这个人和博导联系起来,因为太年轻、太亲和。他就像学长一样对我们有着严格的要求,只要我们在科研实验方面有了一些新的想法或技术方案,他都会鼓励我们去大胆的尝试。”李敏指导的研究生刘明辉说道。

“格局要大,视野要宽广。”是李敏的另一个要求。他时常鼓励学生多看英文文献,培养自己创新思维。在做科研的同时,他也主讲了本科生的《机械设计》、《数控技术》等课程,并在研究生课程《机械专业外语》教学中经常采用纯英文、中英双语教学方式。

“中国智造的发展始终要依靠一代代的青年力量。我所坚守的“契约精神”始终能为教育服务,希望学生走出校园后能够多走进企业,走向国际,进行科技创新,致力于掌握核心技术,为智能制造的发展接力。”——李敏

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