華文網

厲害了,我的大學!|五年發展·點滴印記

五年時間

可以改變什麼?

五年,可以讓一個IDEA變成現實,

五年,無數次試驗,無數次想要放棄卻咬牙堅持;

......

五年,專注一個夢想,

成功不是將來才有的,

而是一個又一個的五年換來的。

......

五年來,你若堅持,你就在發光

01

中國科技大學

線上出版的英國《自然》雜誌上,兩篇來自同一國家、同一科研團隊的研究論文幾天前同時線上發表。量子科學實驗衛星首席科學家、中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉及其同事的名字,一起出現在了這期的《自然》雜誌上了。

這兩篇論文同時宣告了兩個“第一次”:完全由我國自主研製的世界上第一顆空間量子科學實驗衛星“墨子號”,在國際上首次成功實現了從衛星到地面的量子金鑰分發,以及首次從地面到衛星的量子隱形傳態。

“21世紀是生命科學世紀和量子科學世紀。

” 中國科技大學教授張永德斷言。

在《自然》雜誌發表最新的研究成果之前,《科學》雜誌已經發表過首次實現千公里級星地雙向量子糾纏分發和量子力學非定域性檢驗的研究成果,加上這次《自然》雜誌上公佈的成果,中國的“墨子號”已提前並圓滿實現全部三大既定科學目標,為未來繼續引領世界量子通信技術發展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究奠定了堅實的科學與技術基礎。

中國科學院院長白春禮說,“墨子號”開啟了全球化量子通信、空間量子物理學和量子引力實驗檢驗的大門,為我國在國際上搶佔了量子科技創新制高點,成為國際同行的標杆,實現了向“領跑者”的轉變。

《自然》雜誌物理科學主編卡爾·齊姆勒斯也對中國科學家的科研成果讚不絕口,他評價說,潘建偉及其團隊順利完成了三項量子實驗,

這些實驗將會是全球任何基於空間的量子網路的核心組成部分。這些實驗中的量子技術已經突破了天空的限制,由於中國在物理學方面的投資與努力,這個研究團隊才能夠將應用型量子通信技術方面的研究提升到如此的“天文高度”。

的確,一年前“墨子號”在酒泉衛星發射中心升空後,就備受國內外關注。而“量子號”也頗為爭氣,在今年1月18日正式交付後才半年,

就接連取得了一系列全球領先的科學成果,為中國科學界贏得了巨大的國際聲譽。目前,“墨子號”最初的三大科學目標已全部完成,領跑的“墨子號”也已顯現出明顯的聚合效應,奧地利科學家已經與中科院科研團隊展開了合作,德國、義大利等國家的科研團隊也在申請加入合作研究。

量子通信的安全性基於量子物理的基本原理,即單光子的不可分割性和量子的不可複製性,這就保證了資訊的不可竊聽和不可破解,所以量子保密通信是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式。

在前期完成既定目標後,目前“墨子號”已踏上新的征程。科研團隊已制定了後續拓展實驗計畫,基於糾纏的量子金鑰、全天時量子通信等實驗已經在緊鑼密鼓地進行中。據悉,“墨子號”衛星設計壽命期內,這顆中國人自己研製並發射的空間科學衛星,將產生更多的科學成果。今後我國科學家也有可能還會發射更多的量子衛星,其科研成果將有望應用于國家安全、金融等領域的保密通信方面。

“中國的量子通信技術已全面領先於世界”,中國科學技術大學教授陳宇翱說。

02

上海交通大學

陶瓷很脆,一摔就碎;鋁很軟,一掰就彎。這是普通人對於陶瓷和鋁這兩種材料的印象。可是,上海交大材料科學與工程學院王浩偉教授團隊卻讓鋁裡長出了陶瓷,製造出了一個陶鋁“大力士”。這個“大力士”長什麼樣,又有哪些過人之處呢?

王浩偉教授告訴記者,這項成果的背後,凝結著上海交大五代“材料人”的心血。他們最終採用的“原位自生技術”,不僅把陶瓷顆粒的尺寸降低到納米級,更突破了外加陶瓷鋁基複合材料塑性低、加工難的應用瓶頸。目前,納米陶瓷鋁合金已經成功用於天宮一號、天宮二號、量子衛星、氣象衛星的關鍵部件,助力它們遨遊太空。

上海交大材料科學與工程學院教授王浩偉:天宮一號主要是用在相機的支架它是一個非常複雜的大型件用了這個以後第一減輕了重量原來計畫用鈦合金鈦合金這個框架是非常難做出來的而且重量比我們重很多用了這個以後它減重了第二個它保證了精度大概總共減了有幾十公斤呢。

不僅僅是幫助航空領域有效“減重”,在汽車領域,陶鋁新材料在轉向節上的應用,也已通過台架試驗,即將量產。這一內燃機活塞上的關鍵部件,將在節能減排、提高安全性上前進一大步。

03

中國海洋大學

日前,由首席科學家——中國海洋大學徐繼尚副教授帶領的科考團隊圓滿完成國家“全球變化與海氣相互作用”專項西太平洋海底底質和底棲生物調查任務,乘“海大號”科考船返回青島。

本航次調查區塊位於太平洋板塊和菲律賓板塊的交界雅浦海溝(Yap Trench)附近,是西太平洋暖池的核心區域。由於其位置的特殊性,該海域是全球氣候環境變化、深海生命系統、全球碳迴圈、地球深部動力系統等熱點問題的研究靶區。科考隊員克服了當地氣象多變、海況惡劣、高溫高濕等困難,在工作中不斷改進調查設備和工作方法,經過近兩個月晝夜不停、連續不斷的作業,順利完成了調查任務。

本航次調查任務共獲得了127站位的海底表層沉積物樣品,12站位的柱狀樣樣品,36站位的懸浮體樣品與鐳射細微性儀現場觀測資料,23站位元小型底棲生物樣品和14站位大型底棲生物樣品,在1站位佈設了時間序列沉積物捕獲器,並進行了1站位生物拖網作業。本航次採集的大量樣品和觀測資料,為認識調查區底質、懸浮體、底棲生物分佈特徵和演變規律,以及進一步研究全球古氣候環境變化、古生物生產力演化、深海生物多樣性等熱點問題提供第一手資料。

本航次由2017年4月30日到2017年6月27日,歷時58天,航程1.5萬公里,最大作業水深8000米,創“海大號”科考船航程最長、續航最久、作業深度最大之記錄,展示了中國海洋大學深遠海科學考察的能力。

04

武漢理工大學

兩年過去,武漢理工大學的他們已經漸漸習慣了這裡,也離不開自己的團隊了。“我們都已經適應了這樣的生活,習慣每天一上完課便趕到實驗室來,習慣晚上9點關門後大家一起回到升升宿舍,也習慣了只有十來天的寒暑假。”中途,也有人因為各種原因而退出,但留下來的人大都覺得一旦離開了這個地方,每天就好像沒有什麼事可以幹一樣,在這裡哪怕只是擰擰螺絲也是好的。

在機電大樓三樓實驗室,數台加工設備佔據了將近一半的空間,機器上大多覆蓋著一層碎屑,地上靜靜擺放著的兩個透明半球,顯得比其他東西要乾淨得許多,馮曉宇和王闖正在擺弄著他們的“寶貝”——雙殼體多維度發電系統,生怕它出現了一點點毛病。

“我不止一次有想要砸掉它的念頭。”王闖緊緊盯著他們的專案成果感概地說道。

在提出理念、作出決策、設計模型、定做材料、組裝設備、專案試驗等過程中,團隊遇到了各種各樣的麻煩事:實際模型設計難以達到理想狀態,設備組裝過程無法順利進行,為選所需材料有時不得不“一日遊遍武漢三鎮”……種種磨難卻未能阻止他們的腳步,最終團隊帶領其項目以節能減排校賽選拔賽一等獎的身份進入了國賽。

“任何比賽成績都是拿時間和努力換來的。”去年暑假,經過長期地查詢資料、提出理念,專案組七名隊員最終決定著力于海洋波浪發電系統。“你現在看到的其實已經是第三代內核、第二代外殼的成品了。”王闖指著因從余區進行實驗之後不得不拆開的整個設備說道。坐在一旁的馮曉宇補充道:“當初做實體時需要不斷地調試外殼的直徑,太大太小都會影響產生電流的效力。而且當時並沒有現成的設計提供參考,一切都得靠自己慢慢摸索。”

“人閑著閑著就懶了。”馮曉宇聊道,“我在大學三年生活中一直保持著‘忙’的狀態,從不允許自己閑下來。這其中當然包括對學習的渴望和一些榮譽的成分,但終究是這些人不會停下來。正如‘不忘初心,方得始終’。”

05

電子科技大學

2017年3月,出自成電學子之手的一篇教學研究論文《巧克力相變中的滯後》成功入選著名SCI教學期刊《歐洲物理雜誌》(European Journal of Physics)2016年度Highlights,並且位列第一欄,對巧克力的這種相變“滯後現象”進行了揭密。

論文的作者是物理電子學院2016屆本科畢業生任瑞龍、逯群峰。這篇論文完成於2015年8月,最終於2015年12月9日發表在《歐洲物理雜誌》上,截止2016年底,被下載次數達到2300次以上。

“巧克力相變中的滯後”原本是2014年中國大學生物理學術競賽中的一道開放性題目。電子科技大學參賽代表隊由物電學院吳喆、李業鳳等老師帶隊,隊員由從各學院選拔出的6名本科生組成,其中就有任瑞龍和逯群峰。按照比賽規則,有些題目本來是可以放棄的。“有兩道題我們的準備不夠充分,其中一道就是巧克力相變滯後問題,”任瑞龍說,由於比賽的時間和場地限制,參賽隊沒有太多時間研究,而且當時找了很多理論,都無法完全從微觀上進行解釋。

當時,絕大多數隊伍在遇到“巧克力相變中的滯後”時紛紛選擇了放棄。而展示這道題的隊伍,也因為沒有理論支持,僅僅只有實驗,因此只得到了很低的分數。這道題目因此給任瑞龍、逯群峰等隊員們留下了十分深刻的印象。雖然比賽結束了,但是他們對這個問題的研究從未止步。

競賽結束後,任瑞龍、逯群峰返回學校,更加深入的研究才剛剛開始。從大賽過程中的情況來看,問題的關鍵在於如何找到一種恰當的理論進行科學合理的解釋,於是他們向滕保華教授請教。滕保華老師十分支持同學們的研究,並給了一個重要的提示:巧克力相變的圖像和“朗道-德馮謝亞唯象理論”(Landau-Devonshire)的圖像非常相似。

經過初步研究之後,他們肯定:巧克力相變中的滯後現象和“朗道-德馮謝亞唯象模型”之間的契合度非常高。但是,怎麼找到這種內在的關聯呢?隨後,他們從微觀和宏觀兩個層面著手查詢資料,在參考了大量的研究成果之後,他們認為,巧克力本身是很複雜的混合物,包含可哥脂、蛋白質等等豐富的成分。僅僅考慮某一種成分的相變性質是不合理、不科學的,而要考慮每一種成分的相變性質又會產生大量的變數,從而增加研究的難度。

針對這種情況,他們最終選用唯象理論進行解釋,即跳出對微觀細節的討論,從宏觀層面進行研究,通過建立平方反比關係,把實驗變數與理論模型參數緊密聯繫起來,使實驗曲線與理論曲線更好的吻合,從而得到巧克力滯後現象的唯象解釋。

為了進行實驗驗證,他們設計了一個巧妙的實驗裝置:把加熱融化後的巧克力放入培養皿裡,敷平表面後放入冰箱裡凝固,作為樣本。然後,取一個乒乓球,用針管注滿水,作為“測量儀器”。

一切就緒後,開始用恒溫水浴箱加熱巧克力樣本,在達到要求溫度並保持3秒之後,從恒溫水浴箱拿出培養皿,輕輕地把乒乓球放進去,乒乓球會在逐漸融化的巧克力上壓出一個窩。在溫度跳變3次後,把乒乓球拿起來,測量乒乓球沾到巧克力圓形區域的直徑。

這個實驗,他們反復做了一個月。最終,他們利用一些很簡單的實驗器材,獲得了大量有用的資料。尤其是在他們的轉化思維和巧妙計算下,這些資料最終證明了:實驗結果的圖像和“朗道-德馮謝亞唯象模型”非常吻合。

這一結論,讓他們對之前的理論設想充滿了信心。2015年3月,他們開始著手撰寫研究論文。在滕保華老師的指導和幫助下,最終,論文在經歷了40多遍修改後出爐。2015年12月9日,論文在《歐洲物理雜誌》上發表。

五年來,你都有什麼變化?是證書拿了一打?還是從“運動白癡”變身“健身達人”?還是變胖了?學術科研、第二課堂、校園文化、服務基層、創新創業、參軍報國、建功絲路等等方面,五年來你改變的,我們都想知道!

掃描下方二維碼,即可參與分享展示~

這就保證了資訊的不可竊聽和不可破解,所以量子保密通信是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式。

在前期完成既定目標後,目前“墨子號”已踏上新的征程。科研團隊已制定了後續拓展實驗計畫,基於糾纏的量子金鑰、全天時量子通信等實驗已經在緊鑼密鼓地進行中。據悉,“墨子號”衛星設計壽命期內,這顆中國人自己研製並發射的空間科學衛星,將產生更多的科學成果。今後我國科學家也有可能還會發射更多的量子衛星,其科研成果將有望應用于國家安全、金融等領域的保密通信方面。

“中國的量子通信技術已全面領先於世界”,中國科學技術大學教授陳宇翱說。

02

上海交通大學

陶瓷很脆,一摔就碎;鋁很軟,一掰就彎。這是普通人對於陶瓷和鋁這兩種材料的印象。可是,上海交大材料科學與工程學院王浩偉教授團隊卻讓鋁裡長出了陶瓷,製造出了一個陶鋁“大力士”。這個“大力士”長什麼樣,又有哪些過人之處呢?

王浩偉教授告訴記者,這項成果的背後,凝結著上海交大五代“材料人”的心血。他們最終採用的“原位自生技術”,不僅把陶瓷顆粒的尺寸降低到納米級,更突破了外加陶瓷鋁基複合材料塑性低、加工難的應用瓶頸。目前,納米陶瓷鋁合金已經成功用於天宮一號、天宮二號、量子衛星、氣象衛星的關鍵部件,助力它們遨遊太空。

上海交大材料科學與工程學院教授王浩偉:天宮一號主要是用在相機的支架它是一個非常複雜的大型件用了這個以後第一減輕了重量原來計畫用鈦合金鈦合金這個框架是非常難做出來的而且重量比我們重很多用了這個以後它減重了第二個它保證了精度大概總共減了有幾十公斤呢。

不僅僅是幫助航空領域有效“減重”,在汽車領域,陶鋁新材料在轉向節上的應用,也已通過台架試驗,即將量產。這一內燃機活塞上的關鍵部件,將在節能減排、提高安全性上前進一大步。

03

中國海洋大學

日前,由首席科學家——中國海洋大學徐繼尚副教授帶領的科考團隊圓滿完成國家“全球變化與海氣相互作用”專項西太平洋海底底質和底棲生物調查任務,乘“海大號”科考船返回青島。

本航次調查區塊位於太平洋板塊和菲律賓板塊的交界雅浦海溝(Yap Trench)附近,是西太平洋暖池的核心區域。由於其位置的特殊性,該海域是全球氣候環境變化、深海生命系統、全球碳迴圈、地球深部動力系統等熱點問題的研究靶區。科考隊員克服了當地氣象多變、海況惡劣、高溫高濕等困難,在工作中不斷改進調查設備和工作方法,經過近兩個月晝夜不停、連續不斷的作業,順利完成了調查任務。

本航次調查任務共獲得了127站位的海底表層沉積物樣品,12站位的柱狀樣樣品,36站位的懸浮體樣品與鐳射細微性儀現場觀測資料,23站位元小型底棲生物樣品和14站位大型底棲生物樣品,在1站位佈設了時間序列沉積物捕獲器,並進行了1站位生物拖網作業。本航次採集的大量樣品和觀測資料,為認識調查區底質、懸浮體、底棲生物分佈特徵和演變規律,以及進一步研究全球古氣候環境變化、古生物生產力演化、深海生物多樣性等熱點問題提供第一手資料。

本航次由2017年4月30日到2017年6月27日,歷時58天,航程1.5萬公里,最大作業水深8000米,創“海大號”科考船航程最長、續航最久、作業深度最大之記錄,展示了中國海洋大學深遠海科學考察的能力。

04

武漢理工大學

兩年過去,武漢理工大學的他們已經漸漸習慣了這裡,也離不開自己的團隊了。“我們都已經適應了這樣的生活,習慣每天一上完課便趕到實驗室來,習慣晚上9點關門後大家一起回到升升宿舍,也習慣了只有十來天的寒暑假。”中途,也有人因為各種原因而退出,但留下來的人大都覺得一旦離開了這個地方,每天就好像沒有什麼事可以幹一樣,在這裡哪怕只是擰擰螺絲也是好的。

在機電大樓三樓實驗室,數台加工設備佔據了將近一半的空間,機器上大多覆蓋著一層碎屑,地上靜靜擺放著的兩個透明半球,顯得比其他東西要乾淨得許多,馮曉宇和王闖正在擺弄著他們的“寶貝”——雙殼體多維度發電系統,生怕它出現了一點點毛病。

“我不止一次有想要砸掉它的念頭。”王闖緊緊盯著他們的專案成果感概地說道。

在提出理念、作出決策、設計模型、定做材料、組裝設備、專案試驗等過程中,團隊遇到了各種各樣的麻煩事:實際模型設計難以達到理想狀態,設備組裝過程無法順利進行,為選所需材料有時不得不“一日遊遍武漢三鎮”……種種磨難卻未能阻止他們的腳步,最終團隊帶領其項目以節能減排校賽選拔賽一等獎的身份進入了國賽。

“任何比賽成績都是拿時間和努力換來的。”去年暑假,經過長期地查詢資料、提出理念,專案組七名隊員最終決定著力于海洋波浪發電系統。“你現在看到的其實已經是第三代內核、第二代外殼的成品了。”王闖指著因從余區進行實驗之後不得不拆開的整個設備說道。坐在一旁的馮曉宇補充道:“當初做實體時需要不斷地調試外殼的直徑,太大太小都會影響產生電流的效力。而且當時並沒有現成的設計提供參考,一切都得靠自己慢慢摸索。”

“人閑著閑著就懶了。”馮曉宇聊道,“我在大學三年生活中一直保持著‘忙’的狀態,從不允許自己閑下來。這其中當然包括對學習的渴望和一些榮譽的成分,但終究是這些人不會停下來。正如‘不忘初心,方得始終’。”

05

電子科技大學

2017年3月,出自成電學子之手的一篇教學研究論文《巧克力相變中的滯後》成功入選著名SCI教學期刊《歐洲物理雜誌》(European Journal of Physics)2016年度Highlights,並且位列第一欄,對巧克力的這種相變“滯後現象”進行了揭密。

論文的作者是物理電子學院2016屆本科畢業生任瑞龍、逯群峰。這篇論文完成於2015年8月,最終於2015年12月9日發表在《歐洲物理雜誌》上,截止2016年底,被下載次數達到2300次以上。

“巧克力相變中的滯後”原本是2014年中國大學生物理學術競賽中的一道開放性題目。電子科技大學參賽代表隊由物電學院吳喆、李業鳳等老師帶隊,隊員由從各學院選拔出的6名本科生組成,其中就有任瑞龍和逯群峰。按照比賽規則,有些題目本來是可以放棄的。“有兩道題我們的準備不夠充分,其中一道就是巧克力相變滯後問題,”任瑞龍說,由於比賽的時間和場地限制,參賽隊沒有太多時間研究,而且當時找了很多理論,都無法完全從微觀上進行解釋。

當時,絕大多數隊伍在遇到“巧克力相變中的滯後”時紛紛選擇了放棄。而展示這道題的隊伍,也因為沒有理論支持,僅僅只有實驗,因此只得到了很低的分數。這道題目因此給任瑞龍、逯群峰等隊員們留下了十分深刻的印象。雖然比賽結束了,但是他們對這個問題的研究從未止步。

競賽結束後,任瑞龍、逯群峰返回學校,更加深入的研究才剛剛開始。從大賽過程中的情況來看,問題的關鍵在於如何找到一種恰當的理論進行科學合理的解釋,於是他們向滕保華教授請教。滕保華老師十分支持同學們的研究,並給了一個重要的提示:巧克力相變的圖像和“朗道-德馮謝亞唯象理論”(Landau-Devonshire)的圖像非常相似。

經過初步研究之後,他們肯定:巧克力相變中的滯後現象和“朗道-德馮謝亞唯象模型”之間的契合度非常高。但是,怎麼找到這種內在的關聯呢?隨後,他們從微觀和宏觀兩個層面著手查詢資料,在參考了大量的研究成果之後,他們認為,巧克力本身是很複雜的混合物,包含可哥脂、蛋白質等等豐富的成分。僅僅考慮某一種成分的相變性質是不合理、不科學的,而要考慮每一種成分的相變性質又會產生大量的變數,從而增加研究的難度。

針對這種情況,他們最終選用唯象理論進行解釋,即跳出對微觀細節的討論,從宏觀層面進行研究,通過建立平方反比關係,把實驗變數與理論模型參數緊密聯繫起來,使實驗曲線與理論曲線更好的吻合,從而得到巧克力滯後現象的唯象解釋。

為了進行實驗驗證,他們設計了一個巧妙的實驗裝置:把加熱融化後的巧克力放入培養皿裡,敷平表面後放入冰箱裡凝固,作為樣本。然後,取一個乒乓球,用針管注滿水,作為“測量儀器”。

一切就緒後,開始用恒溫水浴箱加熱巧克力樣本,在達到要求溫度並保持3秒之後,從恒溫水浴箱拿出培養皿,輕輕地把乒乓球放進去,乒乓球會在逐漸融化的巧克力上壓出一個窩。在溫度跳變3次後,把乒乓球拿起來,測量乒乓球沾到巧克力圓形區域的直徑。

這個實驗,他們反復做了一個月。最終,他們利用一些很簡單的實驗器材,獲得了大量有用的資料。尤其是在他們的轉化思維和巧妙計算下,這些資料最終證明了:實驗結果的圖像和“朗道-德馮謝亞唯象模型”非常吻合。

這一結論,讓他們對之前的理論設想充滿了信心。2015年3月,他們開始著手撰寫研究論文。在滕保華老師的指導和幫助下,最終,論文在經歷了40多遍修改後出爐。2015年12月9日,論文在《歐洲物理雜誌》上發表。

五年來,你都有什麼變化?是證書拿了一打?還是從“運動白癡”變身“健身達人”?還是變胖了?學術科研、第二課堂、校園文化、服務基層、創新創業、參軍報國、建功絲路等等方面,五年來你改變的,我們都想知道!

掃描下方二維碼,即可參與分享展示~