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郑大故事:他们荣获全国五强 代表中国参加世界总决赛——记材料科学与工程学院第十六届iCAN大学生创新创业大赛获奖团队

作者:时间:2023-11-19点击数:

当2023年第十六届iCAN大学生创新创业大赛原创中国精英赛成绩公布,“中国五强”“埃姆粉材”“郑州大学”几个关键词赫然出现在获奖名单上,参加比赛的“埃姆团队”成员激动之情难以抑制。来自我校材料科学与工程学院,由郝振华、舒永春指导,牛作哲、张秀庆、张慧芳、陈育辉、高海韵团队的《埃姆粉材:增材制造用高性能球形金属粉末的研发与产业化》项目挺进中国五强、荣获国家级一等奖,并代表中国队前往日本京都参加世界总决赛,这也是学校队伍第五次参加世界总决赛。


从耕耘到收获,从山脚出发,一路向上,这份成绩取得的背后是“埃姆团队”漫长的付出和准备。

山脚:做好准备循梦行

所谓“埃姆”,即“增材制造additive manufacturing”的缩写,埃姆粉材是球形金属粉末的种类之一。增材制造,又称“3D打印”或“快速成型”。如果把“3D打印”这种技术比作房屋建造,那么,他们所研究的这种粉末就是施工过程中的砖头,通过一层一层“砖头”的堆砌,一层一层地打印出所需产品。

随着近年来金属3D打印技术的迅速发展,作为关键原材料的球形金属粉末的市场需求也日益旺盛。但国内传统的球形粉末生产方法存在粉末质量差、金属与粉末间转换率低、生产成本高等问题。而高性能球形金属粉末,尤其是难熔金属粉末(由难熔金属颗粒组成的粉末)的制备方法——等离子球化法的技术和装备也被国外公司所垄断。

为了提高产品质量,打破垄断、实现3D打印用高性能球形粉末生产技术及装备的国产化,材料科学与工程学院的舒永春教授和郝振华博士自2017年成立了“埃姆”科研小组,带领学生团队着手研究射频感应等离子球化系统。经过6年的技术沉淀和设备改进,加上团队新鲜血液的不断注入,传承至今,该科研团队早已硕果累累。

现在团队的五位成员是在2022年7月16日加入的,主攻“埃姆粉材研发与产业化”这一研究方向。收到iCAN赛事通知时,他们刚刚完成“挑战杯”大学生创业计划竞赛,为了抓住这个不可多得的好机会,短暂调整后,他们就立刻投入到新的赛事中来。

有着之前“挑战杯”打下的基础,团队负责人、材料科学与工程学院2021级博士研究生牛作哲带领成员们分工协作,结合iCAN比赛具体特点和要求,对原来的项目“本子”进行调整,从归纳研究技术到撰写商务报表,再到写稿子准备答辩,每一个细节都抠到极致,每一个过程都认真对待。

山脊:迎难而上永无畏

世界上从来没有一帆风顺的事,通往成功的路上必定布满泥泞。

iCAN大赛对参赛团队的技术原始创新水平和作品的商业部分要求极高。埃姆粉材是一项将材料、冶金、化学等多方面结合的研究领域,团队成员陈育辉是材料科学与工程学院2020级硕士研究生,由于本科时期专攻化学,他对一些关键理论知识的学习不够透彻,掌握也不够熟练,实践操作中不断遇到问题。此外,主要负责商业部分的高海韵是团队唯一的本科生,在财务知识和计划书制作经验方面也都尚且存在欠缺。

为了团队能以优秀的成果正式参赛,团队成员们相互鼓励打气、补足各自短板。陈育辉牺牲了许多课余休闲时间,整日泡在书里,沉着心一本本查阅相关文献,把每一处晦涩难懂的专业名词标记出来,先通过查资料自己消化理解,实在弄不懂的地方就去向老师请教,他刨根问底的精神让老师都为之感叹:“科研就是需要这样打破沙锅问到底的人。”高海韵也“憋着一口气努力生长”,在网上寻找相关知识的优质课程进行学习,并不断模仿学习优秀策划书的写作,积极向经验丰富的前辈请教。在一个又一个无人注意的夜晚,她默默追赶着大家的脚步。

2022年9月份,产品的营销定位出现问题,商业报表和财务融资部分需要重新做,团队成员们每天加班修改策划书。2022年10月份,学校进入疫情封控状态,他们无法经常进入实验室进行实验,整个项目又陷入了停滞状态。

担心学生们因为焦虑产生心理压力,团队指导老师郝振华隔三岔五就跟他们进行交流,给他们做心理疏导,排解他们心中的消极情绪。郝振华坚持以“大学老师不能只做教书匠,要做塑造学生品格的大先生”为目标来要求自己,不管成员们遇到任何难题,他都耐心解答、帮助,在学业、生活和心态上对他们进行指导和鼓励。团队像一个大家庭一样,大家互相做彼此的后盾和底气来源,共渡难关。

山巅:臻于至善览万景

“埃姆”团队的五位成员深受郝振华老师乐观态度的感染,每个人都活力四射。每当遇到困难,他们始终坚信自己能行,积极思考如何去迈过这道坎。他们互相感染、鼓劲,在科研的过程中给予彼此向前的动力。在这种乐观和自信的加持下,他们一路走过了许多困难时刻。

但赛期临近时,新的难题再度出现:iCAN比赛的参赛作品对商业化部分关注较多,商业化产品一般针对特定产品,以单台设备、单条流水线为前提进行规划。但他们团队的粉末产品类型十分多样化,单一生产线不好投入生产,且难以规划年产量,产能有限,在商业竞争方面存在较大劣势,无法达到团队理想中的效果。

为了作出更好的展示,他们毅然决定重新制定销售策略。考虑到课题组的研究背景和指导老师的研究课题都与钨、钼、钽、钛这几种稀有金属相关,团队建立了以球形钛合金粉末、球形钼粉、球形钨粉、球形钽粉这四种粉末为核心产品的生产线。

一直以来,国内3D打印技术的发展都受到打印精度的限制,而要想提高打印精度,就必然要从原材料着手。埃姆团队这四大“拳头产品”的出现,为填补国产高性能球形粉末领域的空白提供了可能。作为国内少数能做到产品与国外同等甚至更高质量的团队,“埃姆”团队充分发挥自身设备先进、技术成熟的优势,把准备重点放在商业部分。

2023年3月份,对于即将到来的iCAN国际创新创业大赛国际总决赛,成员们笑着表示,他们会尽全力将自己的作品完美展现出来,然后以乐观的心态去接受所有的结果和反馈。时光不负有心人,在2023年5月份的国际总决赛中,“埃姆”团队拿下“最佳贡献奖”。

目前,“埃姆”团队已通过自主研发设备实现了多项高性能球形粉末的生产,这将填补我国在等离子体球化设备和技术上的空缺,有效地缩短工期、节约成本,为我国增材制造原料制备技术打破国外封锁、形成独立装备技术体系奠定一定的基础。

团队成员在特定的方向专注深挖,一点点拓宽专业领域和学术视野,不断提升自身能力。在科研的道路上披荆斩棘,团队内每一位成员都获得了巨大的成长。第一次答辩双腿都在发抖的张秀庆现在能够面不改色应对评委的任何问题,第一次书写项目书磕磕绊绊的牛作哲现在对整个项目各方面了如指掌……就像牛作哲说的那样“比赛只是一个最终结果的输出”,“埃姆”团队在这之前的漫长准备过程中所付出的辛苦和努力,远远比他们最终的结果更绚丽多彩,更值得去欣赏。

科研工作磨人心性,重复无数次的数据计算,日复一日的设备操作和参数调节,科研这条路漫长且艰辛。积硅步,行千里,“不畏真理无穷,进一步有进一步的欢喜”,这是对“埃姆”团队成员最好的描述,也是独属于科研人的浪漫。(王一迪 张涵韵/文 图片源于受访者)

团队共同讨论实验参数

张慧芳在操作电源

张秀庆和陈育辉在调试设备



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