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重慶大學航天航空學院教授李衛(wèi)國的最新研究成果是，在明確溫度這一單一變量的狀況之下，就可以預測出相關材料的力學行為和強度性能，其成果被國內外學者認為是該領域的重大突破，在他的眼中，這些材料力學行為隨溫度的演化都可以用理論模型進行預測。他為進一步促進我國航空航天、能源及核工業(yè)等高新技術領域發(fā)展作出了貢獻。
創(chuàng)造性提出無擬合參數(shù)的“溫度相關性理論模型”
隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，拓展服役條件的需求愈發(fā)強烈，材料在超常條件下的性能成為研究的熱點和難點。拿航空航天領域來講，飛行器在高速運行時溫度可達3000攝氏度以上，那么在這樣的高溫條件下，什么樣的材料才能滿足這么苛刻的使役需求，以及其力學行為會發(fā)生怎樣的變化？這些問題都一直困擾著科研工作者，也制約著我國相關領域的發(fā)展。
李衛(wèi)國自2005年在清華大學做博士后研究工作起，便開始從事超高溫極端條件下固體力學行為與強度理論的研究。“那時候，我國還沒有建立起材料性能和相關溫度之間的定量關系，要測試一個材料在什么溫度下會發(fā)生斷裂或者變形，只能靠實驗。”李衛(wèi)國說，實驗不僅耗時耗力，最為關鍵的是成本太高。之后，建立基于物理機理的高溫強度理論預測模型成了李衛(wèi)國最大的課題。
為了攻克這一難題，李衛(wèi)國搜集整理了各類實驗數(shù)據(jù)，夜以繼日地對數(shù)據(jù)進行歸類分析。經(jīng)過不懈努力，創(chuàng)造性地提出了材料性能溫度相關性建模思想，突破了溫度對現(xiàn)有強度理論模型的禁錮，并首次針對超高溫陶瓷材料建立了不包含任何擬合參數(shù)的溫度相關性斷裂強度理論表征模型。
無擬合參數(shù)意味著什么？諾貝爾物理學獎獲得者列夫·達維多維奇·朗道說過：“一個模型的價值隨它包含的擬合參數(shù)的數(shù)目成指數(shù)級下降”。李衛(wèi)國教授提出的模型，不需要任何擬合參數(shù)，突破了原有高溫理論模型對于擬合參數(shù)的需求，大大降低了研究高溫力學行為的實驗難度，同時提高了實驗結果的準確度。
自主研發(fā)測試儀器打破歐美技術壟斷
說起全世界的航天事業(yè)，總是不能忽略偉大而悲愴的哥倫比亞號航天飛機。1981年首次發(fā)射，揭開了世界航天史上新的一頁。2003年2月1日，哥倫比亞號航天飛機在經(jīng)過大氣層時產生了高達1400攝氏度的熱空氣，致使機翼出現(xiàn)裂隙，超高溫氣體進入機體，最終在空中爆炸解體，7名宇航員全部遇難。而哥倫比亞號航天飛機使用的熱防護材料正是由陶瓷材料構成的。
近年來我國對飛行器熱防護材料強度的研究從未間斷過，但仍然存在很多亟待解決的難題。“特別是歐美等國家的技術壟斷，讓我們更加迫切希望在這一領域擁有屬于自己的技術。”為此，李衛(wèi)國開始了漫漫“取經(jīng)路”。
在諸如航空航天、能源勘測等領域，材料所經(jīng)受的超長環(huán)境是復雜多變的，可能是高溫狀態(tài)，也可能是極寒溫度，可能氧氣富足，也可能氧氣稀薄。鑒于此，在之前提出的“溫度相關性強度模型”的基礎上，李衛(wèi)國研制了一種測試儀器，通過建立三個不同的環(huán)境模塊，讓試件在不同的環(huán)境模塊間切換，以此來模擬復雜熱沖環(huán)境對材料的影響。
現(xiàn)在，在李衛(wèi)國團隊的努力下，測試版儀器已經(jīng)完成。“接下來，我們將通過實驗對設備進行完善改進，希望研制出能夠測試各種復雜環(huán)境的儀器，助力我國航天事業(yè)的發(fā)展。”李衛(wèi)國表示，這一設備的研制，將會廣泛應用于對熱障材料、環(huán)境障涂層的性能檢測，相當于為高溫材料應用又增加了一道保障。“真金不怕火煉”，經(jīng)過這樣高標準的測試檢測能保持原有性能的高溫材料，才能經(jīng)得住現(xiàn)實復雜沖擊環(huán)境的考驗，為國家航空航天等關鍵領域提供安全保障。
經(jīng)常為了一個問題和學生討論到深夜
李衛(wèi)國不僅僅是一名在高溫固體力學領域優(yōu)秀的研究者，同時也是重慶大學航空航天學院的博士生導師，在平時指導教育學生時，言傳身教，用自己對待科研嚴謹?shù)膽B(tài)度影響著自己的學生。
“李老師以身作則對待科研的嚴謹態(tài)度，讓我們受益匪淺。在學術研究上，李老師總是要求我們在保質保量完成學業(yè)的基礎上，成為這一領域的全國優(yōu)秀人才。”2017級在讀博士鄧勇說，李教授對待科研工作滿腔熱忱，經(jīng)常為了一個問題和學生討論到深夜，這種執(zhí)著的精神也影響著學生們，全身心地跟隨導師投身科研工作。
除了培養(yǎng)高等教育人才，李衛(wèi)國還參與了重慶市青少年創(chuàng)新人才“雛鷹計劃”，積極啟發(fā)培養(yǎng)高中生的科研創(chuàng)新能力。據(jù)了解，李衛(wèi)國已經(jīng)指導了四期來自南開中學“雛鷹計劃”學員，正在準備申報下一期的志愿者導師，在所教授的高中生學員中，有5人參與發(fā)表了SCI論文，申請發(fā)明專利6項。
作為一名科研工作者，李衛(wèi)國認真嚴謹，開拓創(chuàng)新，攻克一個又一個科研難題;作為一名教育工作者，李衛(wèi)國甘為人梯，傳道、授業(yè)、解惑，為我國科研創(chuàng)新培養(yǎng)人才。他說，自己將一直堅守在科研、教學的第一線，用創(chuàng)造性的思維和嚴謹求實的態(tài)度迎接下一項科研挑戰(zhàn)。
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