上海大学电子版 - 第910期(2018年1月8日) - 第02版:第二版      语音播报
 

无挑战,不青春

———专访第十五届“挑战杯”一等奖获得者、材料学院窦维维团队 特约记者 泓浵



  项目组成员在工作中


组员张志华向观众介绍项目



  当今世界,为了实现人类可持续发展,倡导人们绿色生活方式。我校材料科学与工程学院硕士研究生窦维维团队的项目:“一组适用于绿色建筑的智能调温调湿材料”,着眼于解决人类居住环境舒适度的问题。在满足人们对于环境体感要求和健康要求的同时,不使用或减少使用空调、调湿器等调温调湿设备,从而达到节能减排的目的。项目分别研制了VO2镀膜玻璃、屋面热反射涂料、内墙调湿砖三种材料,对建筑物窗体、屋顶和内墙进行革新,赋予建筑物对太阳热和湿度的调节能力,从而达到节能、降耗和舒适的目的。
  他们研制的VO2智能窗首创辊涂大面积均匀镀膜工艺;屋面热反射涂料高反射、多色可选;内墙调湿砖吸湿量大、强度高、增强节能效果。这三种材料性能优异,居国际领先水平,并研究出了产业化的制备工艺。产品无需外接电源,响应环境自驱动调控,实现了集成、智能控温控湿。在第十五届“挑战杯”上,该项目获决赛一等奖。
  组建团队选题立项2016年4月,启动“挑战杯”竞赛的风声不胫而走。与以往不同,本次“挑战杯”的承办者是上大。为了培育出更有竞争力的大学生课外学术科技作品,学校增加了院赛。这一被称为大学生奥林匹克竞赛的盛会,吸引了各学院热衷于科研的学生,窦维维团队就是其中的一支。团队成员女生是主力,她们是研三学生窦维维、张志华、方雅思,研二男生宋炳坷。他们每个人各有所长,热反射涂层制备者张志华、调湿砖设计者宋炳坷、VO2智能窗性能优化员方雅思,以及团队协调与外交担当窦维维。
  选题是参赛的核心工作,也是团队最先关注的问题。要选择适合自己的领域,同时立足于本专业与指导教师科研大方向。指导教师高彦峰教授主要研究方向为面向建筑、工业和日用领域若干关键节能材料和薄膜的制备与应用研究,重点涉及节能窗粉体与薄膜、热障涂层、太阳热调制材料。
  据统计,建筑能耗约占据社会总能耗的三分之一。其中,一半建筑能耗消耗在制冷、取暖、照明和通风上。在我国,节能建筑仅占总建筑的不到百分之十,在一带一路沿线国家中节能建筑比例也不高。随着城市化进程的加快和人类对居住舒适度的要求越来越高,建筑能耗持续增长。另外,超低能耗被动房和装配式建筑在国际上的兴起,亟待开发建筑节能材料。基于此,团队立志关注建筑能耗问题。
  窗户和外墙是建筑耗能最大的部件,他们研制的VO2智能窗和屋面热反射涂料,对太阳光具有调控的作用。但从居住环境的舒适性而言,还需要湿度调节。特别是在上海等中国南方地区,实现湿度调节的意义更大。因此,他们研发了智能调湿砖,以实现对室内湿度的自动调控。
  积极心态不言放弃2016年5月,团队开始查阅相关文献,拟写立项申请书。7月初,窦维维在大连参加学术会议。而这个时段,刚好是团队参加院赛“材冠杯”的项目申报书提交的日子。每天会议一结束,窦维维就赶回酒店,认真修改项目申请书,并通过微信视频与团队成员进行沟通。小到标点符号、分子的化学式符号,大到产品性能介绍的准确性都经过再三斟酌而敲定。组内定稿后,交由导师高彦峰修改。经过20多次忙碌而又有条不紊的修改,项目申报书才正式定稿。经过项目答辩,获得了院级立项支持。
  “挑战杯”是一项持久战,组员们做好了长期战斗的心理准备。研究过程中遇到过各种各样的困难,要连夜工作,要牺牲大量课余时间……组员们互相鼓励,并一一克服。
  三种节能材料的研究中,智能调湿砖是相对最不成熟的。2017年6月,市赛决赛开赛前三周,调湿砖的数据还不充分,缺少在大模型环境中实测数据。要取得这些数据,需要大量的调湿砖。怎么办?只有快马加鞭,多制备调湿砖。经过计算,实验共计需要90块调湿砖。平均一块砖从洗粉、烘干、配料、压制成型到烧结成型,需用时8小时。实验室炉子一次可烧制9块,为了保证万无一失,还要额外多做出10块。仔细算来,这项工作需要59个小时才能完成,如果只用白天工作时间,至少需要一周。窦维维制定了工作时间安排和小组分工,工作时间从早上8:30到晚上12:30。没有人退缩、没有人抱怨,他们发挥出了最高的合作效率。团队奋战了五个日夜,提前完成任务。大家的眼睛都熬出了红血丝,但是当晚上一起走出实验室,感觉校园的空气是如此地清新。
  态度决定高度。搞科研时保持进取心,竞赛时保持平常心。组员们以如此积极的心态贯穿了整个实验进程。因此,在面对实验困难时,他们积极探索解决方案,不断尝试处理措施。在很多次功亏一篑时,没有轻言放弃。
  为了直观地展示项目,他们制作了中国瓦房式建筑模型。模型房的保温墙,是在墙的夹层中使用保温材料。保温材料的厚度和贴附方法是自己设计的,由窦维维、方雅思及宋炳坷亲手制作。贴附工作不在于难,在于一丝不苟,每一条接缝处都要顾到。棉花一样的保温材料易飞絮,一旦被吸入,会引发剧烈咳嗽等不适感。
  三种节能材料实验室研究成功后,离真正能投入企业线上生产差距还很远,这又是一个耗时又烧脑的过程。VO2起初是在20cm×30cm见方的玻璃上涂膜的,当转移到生产线上之后,涂膜的均匀性大打折扣,涂层出现了斑点式的不均匀性。当时成员们吓懵了。是不是这种方法根本无法实现大面积的均匀制备?张志华提出了对制备方法的质疑。宋炳坷认为:“我们论证过,也通过计算模拟过,这种方法具有可行性,而且也是我们项目的一大创新点。”“是的,不是方法的问题,应该是分散液出了问题。一是放置时间过久,发生了粒子团聚;二是第一次没有实现均匀小粒径分散。”方雅思分析道。经过三周的摸索,发现大面积涂膜不仅跟分散效果有关,跟固含量也是密切相关的。这只是冰山一角。对于做材料来说,每一个性能的变化,都会引发一系列关系的变化,而每个因素之间也是相互影响的。研究不仅是科研,更是对全面考虑问题能力的考验。
  一次晋级一个里程碑在院赛中,经过同其他优秀队伍的同场竞赛,以及专业评委老师的点评,他们发现了许多不足。比如题目不够精确、创新点总结不到位,院赛突围后亟待解决。团队成员和指导老师始终在思考该如何精准表达项目。从“智慧房”到“正能效房”,最后将“一组适用于绿色建筑的智能调温调湿材料”定为参赛题目。
  校赛前,学校组织了“冬训营”,对各学院推选的项目进行培育。作为项目负责人和答辩人,窦维维发现,自己的介绍很难使非专业的人把握到项目的创新点和实用性,甚至根本不懂项目想要做什么。有同学和老师提出:既然项目是三种材料的集成,能不能只做一种材料?介绍能不能有所侧重?集成的优势在哪里?集成能否达到1+1+1>3的效果?这些问题反而激发了团队的想象力。他们把项目介绍讲成了一个生动的故事,同时这个故事有很强的逻辑性,能引起别人的思考。
  市赛决赛布展时,因团队制作的两个模型房占地面积达3平方米,而且为了模拟太阳光,需要3500w的照明灯。普通展位大小只有4平方米,赛前他们忽视了申请超限展位和高负荷用电需求。“当时我懵了,但是很快冷静下来,让团队成员充分利用现有展位,将桌面布置得美观些。自己迅速找到承办方说明问题,请求对方帮助。我每隔30分钟联系一次,生怕这个问题被遗忘,团队的努力也就功亏一篑了。”窦维维介绍说。比赛当日,他们的项目成了常规展区中最亮眼的一个,也在市赛闭幕当日吸引了大量参观者。
  决赛是激动与梦幻的一周,每个人都充满了作为东道主的热情和激动。吃一堑长一智。这次他们很早就申请了超限展位,并以展位的设计为亮点,为项目锦上添花。答辩是决赛的重头戏,窦维维和张志华担任项目辩手。经过之前三级赛事的洗礼,他俩已有默契配合的经验。对于每一位前来问辩的评委,她们热情而礼貌,讲解声情并茂,并根据评委的反应调整讲解的语速、方法和侧重点。答辩不纯粹是学术答辩,非学术成分大约占一半。要显示出自己各方面的成熟,证明自己有学术研究的能力,用自己对项目的热情和信心去感染评委。
  受组委会邀请,该项目还参加了“挑战杯”优秀作品和双创成果发布会。在项目路演环节,他们同来自上海交通大学、同济大学、厦门大学等的11个优秀项目上台重点展示,并回答评委提问。窦维维团队项目获得了“最具市场前景奖”。窦维维表示:“基于发布会这个平台,我们的产品得到展示,这本身就是一种收获。活动结束后,已有投资人与我们接触,试图达成合作意向,这是另一大收获。”
  “我至今仍非常怀念那些晋级的喜悦、困难中的挣扎、期望中的责任感和压力感,怀念跟学院老师、指导老师汇报项目进展,进行激烈讨论的时光。”窦维维如是说。天高任鸟飞,海阔凭鱼跃。无挑战,不青春!
特别推荐:
特别推荐:诚邀高校学子,推广下列产品,每推广一个用户试用任意产品达三个月,奖励100元,凡成为VIP用户,将收到费用的10%奖励给您!
联系QQ:1431537992、2558318645,电话:010-62978088
供稿:
验证码:点击更换图片
    
       语音播报
 本版其他文章
· 首家院系二级教学督导组成立
· 上海大学心血管研究所正式成立
· 文学院举行亦夫教授聘任仪式暨创意写作学科高端论坛
· 刘文光教授团队解决博物馆复杂结构的隔震设计难题
· 纳米所科研团队研制出人工抗体并在 PNAS 发表
· 本科生兰春岭在噌啉类化合物的合成领域取得重大突破
· 上海大学第十六届研究生学术节开幕
· 无挑战,不青春———专访第十五届“挑战杯”一等奖获得者、材料学院窦维维团队 特约记者 泓浵 本文包含图片
本版缩略图

 相关文章
 我有话说

验证码:点击更换图片  
 最新评论

 请您注意
· 经营许可证编号: 京B2-20050528
· 尊重网上道德,遵守《全国人大常委会关于维护互联网安全的决定》及中华人民共和国其他各项有关法律法规
· 尊重网上道德,遵守中华人民共和国的各项有关法律法规
· 承担一切因您的行为而直接或间接导致的民事或刑事法律责任
· 阅读网新闻留言板管理人员有权保留或删除其管辖留言中的任意内容
· 您在阅读网留言板发表的作品,阅读网有权在网站内转载或引用
· 参与本留言即表明您已经阅读并接受上述条款