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新“芯”闪耀|哈工大这支跨学科团队一举夺金

来源:冰城+ 客户端 2024-12-11

记者从哈尔滨工业大学获悉,前不久,在中国国际大学生创新大赛的舞台上,由哈工大材料科学与工程学院、航天学院、化工与化学学院硕博学生组成的团队一举夺金。他们突破了传统热控技术的桎梏,开发出新型热电模块产品,以出色的科研成果和创新实力让人眼前一亮,他们在实验室里通宵达旦,在关键节点上大胆尝试,用一次次突破展示了未来的热控新“芯”。今天,让我们走近这个新“芯”的团队。

跨学科融合 破解技术迷局

故事的序幕缓缓拉开,时间回溯到2023年3月团队刚组建的时候。

“热控技术的复杂性决定了它需要材料科学、力学、化工与化学等多学科深度融合,多学科视角往往更容易解决根本性难题。”材料科学与工程学院隋解和教授希望同学们能组建一支多学科交叉融合的团队。

在隋老师和复合材料与结构研究所李垚教授的帮助下,材料科学与工程学院2021级博士研究生朱钰可带领团队很快联系到了计算模拟、建模仿真、界面材料设计和器件封装相关领域的硕士研究生、博士研究生,开启一段全新的科研旅程。

科研的道路上,从来就没有一帆风顺。朱钰可和材料科学与工程学院2024级博士研究生吴昊在调研高功率设备时发现,传统的被动散热技术在应对高效能发热元件时常出现“力不从心”的情况,热量积聚严重,导致设备效率下降、甚至发生故障。团队希望开发出新型热电模块产品,而热电材料性能优化、新型热控模块结构设计和热控装备开发等都是困扰他们的难题。

面对粉末冶金碲化铋材料热电性能低的难点,朱钰可凭借在材料领域丰富的经验带领大家一步步攻克难关,不断进行烧结工艺调控和成分优化。当午夜的钟声敲响,他们依然沉浸在数据的海洋中,清晨的第一缕阳光还未驱散夜色,他们早已坐在实验设备前,面对百余次实验数据的失败也并不气馁。

在与隋老师的讨论中,朱钰可发现数据规律都指向了材料的各向异性,他立刻着手,基于层状材料的范德华键易断裂的特点,最终提出了层状晶体堆叠热变形方法,成功制备出强织构碲化铋这一用于热电制冷模块的核心材料,并提出了组织结构和能带结构各向异性协同优化碲化铋热电性能的新策略,攻克了材料性能优化的核心难题,相关成果发表在《细胞》(Cell)子刊《焦耳》(Joule)上,并获批首批国家自然科学基金青年博士项目。

在同学们大胆创新、不懈努力下终于找到了可行的方法。虽然辛苦,但收获也很大,每一次克服困难,每一次实验后的复盘,每一个问题的提出,都带来了无尽的快乐和成就感。

化工与化学学院2021级博士研究生刘东奇和小伙伴们的加入,让团队在界面材料设计领域实现更加精准的扩散反应动力学预测和控制,在力学方向也取得更加可靠和抗冲击的器件结构,正是这种突破,让产品的应用场景也更加广阔,可用于卫星、航天器以及深空探测等飞行器运行。

“跨学科的团队合作实现了1+1大于2的效果,多学科的知识补充拓宽了我们的思路,激发了更多创新灵感。”刘东奇说。

全方位服务 “点燃”创新引擎

哈工大在创新创业培训方面拥有丰富的资源和完备的创新人才培养体系,让团队更加如虎添翼。

吴昊在本科时就选修了学校开设的创新创业课程,包括创业理论课、基础课、管理课、实践课、法律课、领导力提升课和创新创业通识课,这些都为他们打下了坚实的理论基础。

“学校还定期举办各类创新创业培训,刚刚参加的‘鲲鹏训练营’和‘天壹训练营’从PPT制作、演讲技巧、着装礼仪到团队协作、项目孵化都做了详尽的指导,让我们受益匪浅。”2023级材料科学与工程学院博士研究生焦磊说。


“哈工大创新创业学院老师经常和我们一起通宵讨论项目细节,推敲商业模式,这对我触动很大,让我更有信心能把它做好。” 朱钰可说。

“学校坚持以赛促学、以赛促练、以赛促创,积极打造校企指导教师团队,寻找更多优质创新资源平台,深化校企项目对接,推动更多优质项目落地生根,为青年科技人才筑梦之旅‘保驾护航’。”经常给团队进行指导的创新创业学院老师说。

材料科学与工程学院相关负责人经常深入备赛现场,指导主创成员修改项目材料。哈工大国家大学科技园、哈工大先进技术研究院与哈工大苏州研究院在项目备赛阶段也从商业维度对成员进行了全方位的培训。

而在黑龙江省组织的集中培训中,他们在与优秀项目团队和专家的切磋交流中,不断提升产品质量。每一次交流都是一次思想的碰撞、一次智慧的火花四溅。

从课堂到实践 理论知识“变现”

当团队带着设计的热电模块产品在成果展上亮相时,仿佛看到了梦想照进现实的一刻。投资方、老师和学生的关注与咨询如潮水般涌来,让他们感受到前所未有的成就感。一些企业和投资机构更是对他们的产品表现出了浓厚的兴趣和合作意向。

“能把在课堂上学到的理论知识变成实际成果,所有实验中的坚持和不眠夜都值了。” 材料科学与工程学院2023级博士研究生王兰坤说。

回首来时路,同学们坦言,在哈工大学习多年,“规格严格,功夫到家”的哈工大校训对他们产生了深刻影响,并贯穿到学习和生活的各个方面,在做实验准备比赛时,每个细节都经过同学们的反复推敲和验证,力求达到最优配置,才取得了今天的好成绩。

材料科学与工程学院2022级硕士研究生王星粤说:“通过这次比赛,我们的创新思维、创业技能和团队协作能力都得到了提升,更激发了我们的创业热情。接下来的研究,我们要以需求为导向,用在课堂和实验室学到的知识解决实际问题,在创新实践中增本领、长才干。”

梁英爽 哈尔滨日报记者 纪天伟 王铁军