《西安交大报》  
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动力工程多相流国家重点实验室:

做动力工程多相流研究领域的领跑者

机械结构强度与振动国家重点实验室:

力学高峰的攀登者

电力设备电气绝缘国家重点实验室:

电力行业的根基与卫士

金属材料强度国家重点实验室:

瞄准材料力学行为研究前沿

环境与疾病相关基因教育部重点实验室:

丝路

勇立潮头敢担当——丝路区域医学大数据研究提升健康水平
   期次:第933期      




  煤炭是人类重要的能量来源,为人类文明进步作出了巨大贡献,但其利用率低、污染严重等问题也日益突出。我校动力工程多相流国家重点实验室历经20余年攻关,研发出“煤炭超临界水气化制氢耦合发电新技术”,实现了煤炭能源的高效、洁净、无污染转化和利用。这项技术被形象地称为“超临界水蒸煤”。
  2016年12月,这项技术作价1.5亿元转让给产业化投资公司,迈入大规模产业化的快速发展阶段。这项技术的诞生地——动力工程多相流国家重点实验室,多年来在平台建设、人才汇聚、联合攻关方面持续创新,一直矢志做动力工程多相流研究领域的领跑者。
辉煌,形成了以杰出青年基金获得者、长江学者、国家级项目首席专家为主的学术带头人队伍,并培养出了一批获得杰青、长江、“四青”称号的优秀中青年骨干力量。此外,实验室更是吸引了2名外籍“千人计划”教授等来全职工作,组建了高水平的国际研究团队。
  目前,实验室已形成了一支近70人的精英团队,在读硕博研究生八九百人。正是这样一支团结、齐心的“国家队”,这些年来承担了国家科技攻关、科技支撑、“973”计划等重大项目300余项,获国家及省部级奖励100余项,为国家和行业技术的发展作出了重要贡献。
1952年,陈学俊先生开创了我国高校中的第一个锅炉专业;文革结束后,先生又成立了我国高校中第一个工程热物理研究所,继而创建了我国唯一的压力可达超临界压力的高压汽水两相流实验系统。在之后的10余年里,研究所队伍和规模不断壮大,在多相流及传热领域作出卓越贡献,成为动力工程多相流国家重点实验室的发端。1990年,国家计委批准建设动力工程多相流国家重点实验室。
  在历届实验室主任及研究人员的共同努力下,该实验室迅猛发展,成为承担国家重大(重要)科研任务、开展高水平科学研究及培养高水平人才与开展国际学术合作的国家级科研创新基地。2003 年、2008 年、2013年连续三次被评为优秀国家重点实验室,2004年被科技部授予国家重点实验室计划先进集体并获集体金牛奖。
“超临界水蒸煤”技术可以回溯到国内首个工程热物理研究所建设之初。上世纪80年代,陈学俊院士创建的高压水蒸气实验回路是国内唯一可达到超临界压力的实验系统,高压水/蒸汽两相流与传热研究也由此开始。
  1997年,郭烈锦教授提出并建议实验室开展煤炭超临界水气化的试验探索,想通过“水蒸煤”的方式解决燃煤污染、提高煤炭资源转化能效。然而迎接这个大胆设想的却是来自各界的质疑。研究团队坚信这个方向没有错,尽管在头3年里并没有取得什么实质的进展,申请专项支持也到处碰壁。
  2000年,实验室研制出第一套小型连续式实验装置,2003年又在国际专业杂志上发表了相关论文,开始引起国际学术界的广泛关注。此后,郭烈锦教授领导的团队获国家自然科学基金重大项目和创新群体项目、国家“973计划”等系列项目的持续支持,“超临界水蒸煤”技术的研发逐渐完善。从一个大胆构想到2016年该技术进入了投资公司的视野,实验室在多相流热物理热化学研究的道路上执着追求了20余载。如今,煤炭超临界水气化制氢耦合发电新技术的产业化工程示范正在紧锣密鼓的筹建中。
  (臧中华)
瞄准力学前沿,勇攀力学高峰,是机械结构强度与振动国家重点实验室始终坚持不懈的奋斗目标。
  实验室立足自身学科优势,不断发展和完善实验系统,致力营造世界一流的科研平台与环境。经过30年来的努力,实验设施体系日趋完善,建成了复杂加载与结构强度实验室、大型结构振动与控制实验室、复杂转子系统动力学与控制实验室、振动-噪声-热-过载综合力学环境实验室等。实验室拥有的亚洲唯一的MTS平面双轴六缸拉扭试验机和亚洲最高的落锤冲击试验系统等试验设施,更是为开展高水平力学研究试验提供了必要条件。
  实验室在人才培养方面具有优良传统,在国内外享有美誉。美国工程院院士、哈佛大学教授锁志刚,美国工程院院士、布朗大学教授高华健,美国总统奖获得者、哥伦比亚大学教授陈曦等都是该实验室培养出来的优秀学子代表。
  实验室拥有 3 名“973”首席科学家、5名国家杰出青年基金获得者、4名长江学者、3名千人计划学者等一批杰出人才,长期为实验室发展不懈努力。近年来,实验室又从剑桥大学、牛津大学、加州大学等国际一流大学和研究机构引进优秀人才20余名,形成了年龄结构、学历结构和学缘结构合理、具有国际竞争力的研究队伍。
  实验室瞄准国家重大需求与学科前沿,重点研究机械结构设计和服役中的基础科学问题与关键技术,在固体强度与振
动的基础理论、大型能源动力装备的强度与振动等方面形成了特色,承担国家重大科研任务的能力不断增强。近年来,实验室主持“973”项目5项、“863”项目15项、重大专项、国防基础项目等20余项;5年来以第一完成单位获国家自然科学二等奖4项、以第二完成单位获国家科技进步二等奖1项,获省部级科技一等奖3项;在国内外期刊发表论文1000余篇。
  实验室坚持多角度、多渠道开展对外合作与交流,不断扩大实验室的学术影响力,先后与美、英、日、德、法、加等国家的大学和科研机构在科学研究、人才培养等方面开展长期深入的交流与合作。2005年,实验室被国家外专局和教育部认定为第一批111引智基地。
  实验室注重传播前沿学术,扩大学术影响,创办了3个国际学术期刊,其中2个被SCI收录,影响力逐年上升。实验室发起成立的国际应用力学中心(ICAM)已成为吸引海内外顶尖力学科学家开展学术交流的重要平台,Hutchinson、Willis、Needle-man等世界力学大师被聘为中心常年国际学术顾问。
  实验室注重学术交流,仅2016年就承办国际会议6次,98人次参加国外会议,30多人次海外学者来实验室讲学……一系列全球视野的学术交流活动,有力提升了实验室在国际上的影响力,不断推动着实验室在学科前沿领域的快速发展。
  (科研院)
实验室对相关领域的人才有着不可抵御的“魔力”。陈学俊院士、林宗虎院士、陈听宽教授等老一辈科学家在多相流领域开展了卓越的研究。郭烈锦、黄佐华等中青年领军人才继续发扬了老一辈科学家开创的
作为目前我国材料科学领域唯一的以材料力学行为研究为主的国家级实验室,金属材料强度国家重点实验室滥觞于1963年成立的金属材料及强度研究室。上个世纪,周惠久院士创立多次冲击抗力理论,对中国材料强度学科的建立起到了重要推动作用。之后实验室一代代材料人发扬周先生求真务实的科研精神,不断开拓新的研究领域,为推进传统材料和新材料在高新技术应用和国家安全重大装备等方面的应用奠定了坚实基础。
化、先进涂层的设计与制备等关键技术开展系列攻关,突破了多项制约我国相关领域发展的技术瓶颈,取得了一系列核心自主知识产权。近年来,实验室在相关领域获国家自然科学二等奖2项,国家技术发明二等奖5项及国家科技进步二等奖1项。
  以钼合金为例,针对如何解决同步提高钼合金的强度与延韧性的问题,实验室与金堆城钼业股份公司紧密合作,历时10 余年终于取得突破。相关技术已在金堆城钼业公司实现了规模化应用,取得了显著的经济与社会效益,相关成果获2013年度国家技术发明二等奖。基于该研究的后期基础理论研究成果于 2013 年 3 月发表在 NatureMaterials上,并在其封面被重点推介,该刊同期发表的欧洲科学院院士Valiev教授的专题评述文章对此予以高度评价。实验室还在氢致材料脆性的机理,雾霾颗粒成分、形貌、尺寸及潜在危害等研究领域取得一系列重要进展。
近年来,实验室在包括Nature在内的国际顶尖期刊上发表了数篇高水平论文。2010 年,“Strong crystal size effect on defor-mation twinning”一文发表在Nature上,研究成果入选2010年中国高等学校十大科技进展。2016 年,实 验 室 题 为“The evolvingquality of frictional contact with graphene”的研究成果发表在 Nature 上,挪威科技大学Wijn教授在同期的新闻与评论专栏发表专题评论,认为该工作不仅揭示了石墨烯奇特摩擦行为的来源,而且引发了对摩擦机理在诸多层面上的探索,为人们以一种可控的方式来研究复杂体系的摩擦强化行为提供了可能性。
  2016年,实验室完成的“基于晶体缺陷调控的铁性智能材料新物理效应”获国家自然科学二等奖。该成果先后4次被NatureMaterials、NPG Asia Materials等专题评论,还被编入两部美国科学家编写的学术专著。美国工程院院士、英国皇家学会院士、欧洲科学院院士、IEEE Fellow等领域国际权威学者和同行给予了高度评价。
实验室一贯注重合作交流及平台建设,积极参加国内外高水平学术会议,分享科研进展,碰撞思想火花。2006年,作为组委会主席,实验室主任孙军教授在西安成功主持召开了近千名中外代表参加的第十四届国际材料强度大会,这是该系列国际会议第一次在中国举办。自2010年开始,实验室每年举办一届“微纳尺度材料性能系列国际研讨会”,邀请该领域国际知名专家和学者作特邀报告300余次。
  孙军教授在2013年第十三届国际断裂大会和第十届中国材料大会开幕式作特邀报告。任晓兵教授在2013年德国杜伊斯堡专题讨论会和2014年国际马氏体会议上对自己提出的“应变玻璃相变”新概念作专题报告。2013年,李巨教授、单智伟教授和马恩教授提出的弹性应变工程专题会议在美国材料研究学会年度会议上引起广泛关注。(科研院)
实验室面向国家重大战略需求,结合自身优势和特色,围绕航空航天部件模具材料的表面改性、摩擦磨损、节能降耗与绿色环保等领域难题,针对模具表面辅助沉积强
我国正处于电力建设的高峰期和关键期,对超大容量、超/特高压电力设备的设计、制造新技术及与之相适应的电工新材料的需求日益迫切。谁来担当电力设备设计和制造技术的排头兵?我校电力设备电气绝缘国家重点实验室以实际行动回答了这个问题。
  长期以来,国家交、直流工程用特高压套管关键技术由国外公司垄断。实验室以彭宗仁教授为首的科研团队与西电集团联合攻关,建立了具有自主知识产权的特高压交、直流套管材料开发、结构设计和工艺优化平台,实现了特高压交、直流套管关键技术的创新和突破,2012 年自主研制成功特高压 1100kV 交流套管和±800kV直流套管,性能达到国内领先、国际先进水平,打破了国外垄断。近期又研制成功世界首个特高压±1100kV直流环氧芯体SF6气体复合绝缘穿墙套管,为中国赢得荣
誉。
  在今年1月9日举行的国家科学技术奖励大会上,我校和大全集团联合完成的“直流配电系统大容量断路器快速分断技术及应用”被授予国家技术发明二等奖。直流配电系统是配电系统未来发展的方向。但大容量直流断路器在世界范围内研发长期停滞不前,导致直流配电系统应用计划难以实施。经过仔细论证分析,实验室以荣命哲教授为首的研究团队自 2006 年起迈上了漫漫求索之路。无数个日夜攻关,高强度的身心投入,长达11年的孕育,该团队在直流断路器方面取得大批具有完全自主知识产权的原创性成果,开发出的产品性能指标达世界同类产品的最高水平。
  要为功率大、精度要求高的机载设备供电,必须将电网中的电能通过特种电源进行转换。然而,我国大功率电源技术在跟踪精度、稳定度、低
纹波等方面无法满足相关领域的使用要求。从1998年起,实验室王兆安、杨旭研究团队经10多年科研攻关,在大功率特种电源的数字控制系统建模等基础理论方面取得了长足进展,在纳秒分辨率错相串并联、微秒级延时压缩等关键技术上取得了突破,为我国科研、航空、电力等领域打破国外垄断、实现技术超越和经济发展作出了重要贡献。“大功率特种电源多时间尺度精确控制技术”获2015 年度国家科学技术进步二等奖。
  实验室积极承担国防项目,为新一代国防电气装备发展提供理论与技术支撑。脉冲功率技术和特种绝缘技术是高新技术武器的基础支撑技术,实验室深入系统地研究了功率脉冲的传输与汇聚过程中的真空-固体复合绝缘沿面放电闪络的现象、机理与抑制技术,并针对涉及超高功率驱动源的关键技术开展了深入研
究,实现了两电极气体开关的大通流能力、长寿命和低成本,在“神光-III”装置上得到批量应用。实现了Trigatron开关可靠稳定工作,取代了进口器件;研制出性能指标国际领先的大容量直流断路器,解决了舰船综合电力技术中直流开断的关键问题。
  1985 年,当时全国规模最大的国际学术会议在我校召开,这是由绝缘系创办的首届电介质材料性能与应用国际会议(IEEE ICPADM),如今已成为IEEE的系列会议、电气绝缘界的学术盛会。这次会议使实验室在“国际化”道路上迈出了坚实的第一步。在此基础上,实验室不断发扬优良传统,先后创办“电接触、电弧、电器及应用国际会议”“亚洲电介质和绝缘国际会议”等,以开放的胸怀、广阔的视野、雄厚的学术实力,在国际化道路上稳步前进。
  (科研院)
环境与疾病相关基因教育部重点实验室立足我国西部,以影响丝路区域人群健康水平的重大疾病精准防治和策略研究为重点,全面提升丝路区域人群的健康水平,对丝路经济带的发展发挥了积极作用。
大骨节病是一种严重危害人群健康的地方性畸形性骨关节病。实验室以大骨节病人群为研究对象,1978年以来深入陕西、青海、四川、甘肃和西藏自治区的135个偏远贫困病村,临床检查和X线拍片10.39万人次,应用临床流行病学、细胞生物学、基因组学等技术,从环境-人群-细胞-基因和临床治疗多个层面集中研究大骨节病病因与分子发病机制和防治研究,取得了系列创新性研究成果。
  研究团队研发了大骨节病早期分子诊断技术,并率先应用医用透明质酸钠凝胶治疗大骨节病,显著改善了患者膝关节功能障碍。同时,团队主持修订了卫生部“大骨节病疗效诊断标准(WS/T 79-2011)”并颁布执行。
针对严重危害丝路人群的心血管疾病,实验室对动脉粥样硬化发生与发展和冠心病发病机制开展基础与临床研究,基础研究重点探讨了氧化应激和炎症免疫调控对斑块不稳定和急性冠脉综合症(ACS)发病的作用与分子机制。临床研究则着重于探索可用于预警/诊断ACS发病的血清学标记、分子标记物等预警指标及血管分子信号转导,目前已取得多项原创研究成果,并在北京大学第一医院、上海复旦大学中山医院等多家国内医院应用与推广。两项研究成果“急性冠脉综合征发病机制、预警及预后判定的基础与临床研究”和“骨髓干细胞对应急性心肌梗死的治疗作用及分子机制”获陕西省科技进步一等奖。
实验室围绕恶性肿瘤的发生发展机制、肿瘤干细胞与微环境等肿瘤领域重大问题进行研究,在探索肿瘤治疗的新方法、筛选肿瘤早期诊断和治疗的分子靶标等方面做了大量研究工作。近期,实验室在CAR-T治疗难治复发多发性骨髓瘤临床研究方面获重大突破,35例患者33例出现临床缓解,所有接受治疗的患者在治疗过程中均未出现CAR-T治疗常见的严重并发症。此外,实验室的肝癌相关研究成果“炎症损伤控制提高
肝癌外科疗效的理论创新和技术突破”获国家科技进步奖二等奖。
针对跨地区、多国家的重大公共卫生和健康问题,实验室依靠我校医学、理工等优势学科,发挥交叉融合的优势,发起成立国际领先的全球健康研究院,重点关注慢性非传染性疾病的预防和控制、系统科学与医学大数据等相关热点问题。实验室还以丝路经济带区域人群为研究对象,开展了人群大队列和大数据分析处理研究,为开展丝路区域多发病、常见病的防治提供基础数据。
  2017年5月,实验室举办丝路区域环境、地方病和全球健康国际学术研讨会,专家学者围绕丝路环境与全球健康问题进行深入研讨,共同发出《“一带一路”全球健康研究合作倡议书》,期望搭建一个长期持续的合作平台,推动全球健康研究的学术交流与合作。实验室还将于2017年9月举办“一带一路”全球健康国际研讨会,促进学校与国际及国内相关机构和科研团队在全球健康、公共卫生相关产业领域的交流研讨,加强陕西与丝绸之路经济带沿线国家和地区之间在教育、科技领域的深度合作。
  (科研院)
编者按:实验室是学校人才培养和科技创新的主要阵地,也是培养高素质教学与科研队伍的重要平台。加强实验室管理与建设,对于学校提升科技自主创新能力、增强综合实力和国际竞争力有着重要作用。我校实验室实力雄厚,特色鲜明,建设成效显著。现将我校“春生夏长”宣传教育活动中涌现的优秀实验室故事予以刊登,以鼓舞广大师生学习先进,为创建世界一流大学贡献力量。
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