曹笑軒
減少碳排放已成為全球共識。近些年,我國提出了“雙碳目標”,即二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。在這一背景下,低碳建筑成為大勢所趨,而綠色低碳的建材是關鍵中的關鍵。
“廢棄物其實是放錯了地方的資源,將其用于建筑,一方面可以將固廢消納掉,另一方面可以減少建材在生產(chǎn)過程中對自然資源的消耗。我們主要是對固廢進行處置后提高它的一些性能參數(shù),用到綠色低碳建材里或做一些滿足特殊功能需求的材料。”湖北工業(yè)大學土木建筑與環(huán)境學院副教授楊進如是介紹他的科研工作。
“一瓢水泥兩瓢砂”——有人這么形容這個專業(yè),而楊進開啟一系列研究也是緣起于泥與砂。十年磨礪,辛勤澆灌,他終于在泥與砂之上盛放出一朵朵科研之花。
進階
——學業(yè)與科研的大跨越
2008年,楊進以優(yōu)異的成績考入武漢理工大學,本科攻讀無機非金屬材料與工程專業(yè)。事實上,無機非金屬材料與工程專業(yè)包括水泥、玻璃、陶瓷這三大類。而楊進因為對水泥類建材感興趣,所以選擇的專業(yè)方向也側重這一方面。
2012年本科畢業(yè)時,楊進進入導師王發(fā)洲教授的團隊。早在讀大三的時候,因學校推行導師制,他已經(jīng)跟隨導師在實驗室做過一些基礎實驗?!皬哪莻€時候開始,我逐漸體會到建筑材料其實不像平時認知的那么簡單,有很多技術問題和科學問題需要去解決?!睏钸M回顧。
從2012年到2017年,5年的碩博連讀對楊進來說,不僅是學業(yè)上實現(xiàn)巨大跨越的階段,更是科研思維得到明顯提升的階段。憑借對專業(yè)的興趣和對科研的熱愛,他不斷拓展相關學科知識,持續(xù)深入地做課題、做學術,以及做應用研究。
“很多時候出于一個實際的需求,一點一點去攻克技術難題,也可以積累一些成果?!备首宓适昀洌袷紫嚓P科研十余年,楊進感慨,雖然這是一個看上去很“土”的專業(yè),沒有那么多閃耀的光芒,但每當研究取得一些突破后,那種成功的喜悅讓他十分享受。
迄今為止,楊進已獲省部級科技獎勵一等獎3項,主持國家自然科學基金2項、國家重點研發(fā)計劃子課題1項及其他縱向科研項目6項,獲授權發(fā)明專利十余項。與此同時,他還以第一或通訊作者在行業(yè)期刊《水泥與混凝土研究》(Cement?and?Concrete?Research)等發(fā)表學術論文30余篇,其中《科學引文索引》(SCI)收錄20余篇,基本科學指標數(shù)據(jù)庫(ESI)高被引3篇,并入選湖北省高層次人才計劃。
延展
——從補縮抗裂到水凝膠自愈
混凝土材料本身就像巖石,強度比較高,用起來可靠;但它有一個缺點——會變形開裂。“所以混凝土材料的補縮抗裂是一個非常有實際需求的課題”,楊進解釋。這是他在研究生期間接觸的第一個課題,也是做得最久的一個課題。
其實,補縮抗裂如今已有很多技術手段,包括使用膨脹劑或減縮劑等。而楊進研究的課題用的是高分子材料——高吸水樹脂。這種聚合物材料不僅用于建材,還在其他行業(yè)廣泛應用——如嬰兒的尿不濕。
“自干燥程度高、易收縮開裂是低水膠比混凝土材料面臨的重要工程問題。在這方面,高吸水樹脂內(nèi)養(yǎng)護在補縮抗裂方面潛力巨大。應用這種材料的好處是,當混凝土濕度不夠的時候,提前存儲的水分可以自動釋放出來,起到補水補濕的作用,從而解決混凝土收縮和開裂的問題?!睏钸M介紹,他承擔的這項國家自然科學基金青年項目,主要通過骨架結構吸水樹脂結構設計,調(diào)控吸水樹脂早期快速釋水行為,從而提升其內(nèi)養(yǎng)護效率及補縮抗裂效果,同時有利于降低自養(yǎng)護材料對混凝土力學的負面影響。這一項目建立的基于骨架結構設計的復合高吸水樹脂釋水調(diào)控方法有望為內(nèi)養(yǎng)護補縮抗裂提供新的技術途徑。
后來,楊進基于這項課題的成果逐漸向其他領域延伸。不久前,他又申請了國家自然科學基金面上項目。他希望利用高吸水樹脂吸水膨脹的特性,開發(fā)基于納米復合高吸水樹脂水凝膠材料,實現(xiàn)對混凝土裂紋的自愈合修復,提升自愈合材料的早期響應速率及長期愈合效果。
“舉一個通俗的例子,像人體的皮膚,它其實就可以自愈合。雖然建筑材料的自愈合原理不太一樣,但它也有類似的過程?!睏钸M希望通過項目4年執(zhí)行期,研發(fā)出一種新型的高性能水凝膠自愈合材料設計方法,以提升水凝膠自愈合材料的早期及后期愈合效率。
篤行
——用踏實與堅守積累成就
2017年,楊進博士畢業(yè)后,在導師的推薦下,加盟湖北工業(yè)大學土木建筑與環(huán)境學院賀行洋教授團隊。在這里,他又埋頭扎入固體廢物的資源化利用方向,持續(xù)深耕,換來碩果累累。
從最初的固廢建材化利用,到混凝土材料的自愈合,現(xiàn)在楊進又有了新的研究方向——水體凈化,這也是基于有機高分子材料的一個方向。楊進發(fā)現(xiàn),水凝膠類材料的吸附能力很強,可以吸附有機污染物、重金屬等,這讓他產(chǎn)生了做交叉研究的想法。
5年的研究工作中,尤其值得一提的是,2019年,團隊在賀行洋教授帶領下申請到了一項國家重點研發(fā)計劃項目,這對省屬高校來說非常不易,是湖北工業(yè)大學的新突破。
機會難得,楊進和團隊自我加壓、追求極致。作為項目骨干,楊進負責研究國家重點研發(fā)計劃子課題:以冶金、煤電、建筑垃圾等行業(yè)固廢為對象,通過提升固廢的反應活性,開發(fā)低熟料或無熟料膠凝材料體系,變廢為寶的同時,有效降低建筑材料的碳排放。同時,作為項目的聯(lián)系人,他要不斷“張羅”這個項目:每年交年度執(zhí)行報告、中期報告,協(xié)助組織項目的進展會議,定期跟進各個參與單位進展情況……對科研人員來說,這些都是雜事,但楊進卻有非常樂觀的心態(tài),“這個項目明顯提升了我各方面的能力,比如項目管理、項目推進等”。項目在中期考核的時候,專家評委對項目的執(zhí)行情況給予了高度肯定。
之后,為進一步提升知識儲備和技術研究技能,楊進將前往歐洲國家從事博士后研究,以此來更加深入地了解學科前沿,拓寬自己的研究視野。
并舉
——做得了實驗進得了課堂
取得了許多研究成果,獲得過很多獎勵,然而最讓楊進珍視的,是一份修改論文的手稿。那是王發(fā)洲老師指導他的第一篇論文?!暗谝淮螌懻撐膶懙脕y七八糟,毫無邏輯。王老師逐字逐句地給我修改,做了很多批注,特別有耐心?!睆哪莻€時候起,楊進慢慢積攢起了自己的科研能力。此后,第一次申請專利、第一次參加國際學術會議……在楊進的許多關鍵時刻,老師都發(fā)揮了引領作用。
離開導師5年時光,楊進已是副教授,也開始帶學生。曾經(jīng)得沐師恩的他也希望帶給學生同樣的感受。
在楊進看來,每個學生都有自己的閃光點,怎么去發(fā)掘他們的特點,因材施教,這是導師所面臨的關鍵課題。為了更好地帶領學生,他專門去學了管理方面的知識;為了能夠讓學生得到更多的鍛煉,他專門帶學生參加了全國“挑戰(zhàn)杯”大學生科技作品競賽,以鍛煉學生在科研中的全面發(fā)展能力。2019年,在楊進的指導下,學生作品“用于免蒸養(yǎng)混凝土構件的固廢納米晶核制備與應用”獲得全國銅獎、湖北省銀獎。2021年,他合作指導的“工業(yè)固廢低碳處置及資源化利用”在中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上獲得湖北省金獎。
“繼續(xù)堅持,深耕目前聚焦的兩個方向,并做一些有實用價值的科研和技術攻關?!闭劶拔磥?,楊進篤定地回答。他堅信,泥土之上,只要用踏實與堅守持續(xù)澆灌,定能盛開更多的科研之花,收獲更多豐碩的成果。
(責編:張聞)