地震无法消失 但他要让震中房屋不倒

2019-11-25 15:30:35 来源: 中国科技网-科技日报 作者:
徐赵东,东南大学,

爱国情 奋斗者

一走进东南大学土木工程学院教授徐赵东的实验室,科技日报记者就被放在实验室柜子上各式各样的减震装置所吸引。

“这是我20年来科研成果的精华,它们都用上了高稳定高耗散减振材料,该材料可吸收振动能量,从而抑制振动对土木结构的破坏。”徐赵东对科技日报记者说,我国是一个地震多发的国家,唐山大地震、“5·12”汶川大地震等地质灾害,破坏了当地大量的建筑物。“我所做的工作,就是研究如何提升土木结构的抗灾抗震能力,尽可能让房屋震不倒。”

最近,凭借在减震领域取得的研究成果,徐赵东捧得了首届科学探索奖的奖杯。“得奖只是对过去的肯定,未来我还要继续努力。”他说。

啃下减振材料“硬骨头”

在实验室,徐赵东把两个小球举到半空,然后同时放手,使其自由下落。待其落地后,只见一个小球像乒乓球一样弹跳着,另一颗小球却快速静止。

“两者的差别就在于,落地后弹跳的小球是用普通橡胶材料制成的,而另一个小球是用高耗散粘弹性材料制成的。这种材料具有高阻尼特性,能将振动能量转化为内能。”徐赵东笑着向记者解释道。

“从飞行器、高铁到高层建筑,都需要应用这种减震技术,以提升安全性和可靠性。”徐赵东说,以高层建筑为例,要想达到减震效果,传统方法通常是加固楼房梁柱断面,说白了就是“以硬制硬”,楼房造得越粗壮、震动时位移就越小。而采用阻尼器耗散地震和风振引起的结构振动能量,相当于“以柔克刚”。“可以说,阻尼器的出现,使建筑物减震研究,跳出了传统设计思维。”

对于提升减震效果,阻尼器的设计很重要,而构建它的材料也很重要,但这种材料却成了当时学界研究的瓶颈。

一开始,徐赵东学的是建筑专业,后来才在材料领域深耕。当发现减振材料这一瓶颈问题后,徐赵东想发挥自己学建筑的专长,利用交叉学科的优势,啃下减振材料这块“硬骨头”。

跨界的难度,要比徐赵东想象得大。许多知识,他都得从头学起;没有研究团队的支持,他只能一个人孤军奋战;为能研制出高稳定高耗散减振材料,他前后试验了430多种材料……

强调成果应用,是徐赵东科研工作的一大特点。在研制出相关材料后,他将很多精力用于研制产品装置,他造出的减震器在高铁、桥梁等领域都得到了应用。

然而,比起搞科学研究,成果推广应用更为艰难。曾有很长一段时间,徐赵东研制出的产品并不被市场所接受。

功夫不负有心人,经过多年努力,2004年起,徐赵东发明的高稳定高耗散减振材料阻尼器陆续在西安石油宾馆、汉中西二环大桥、上海崇明长江大桥等土木结构上得到应用。

常从梦境中获得灵感启发

充沛的精力、活跃的思维、强烈的求知欲以及对科研的巨大热情,让徐赵东不知疲倦地投身研究工作。有时,他工作累了,研究进入“死胡同”,他不会逼自己再继续,而是选择拿出一些时间去放松。

“越是放松下来,去睡觉或休息,灵感越是嗖嗖地往外冒。”他笑着说道,同事和朋友常称他为“梦神”,不是因为他爱睡觉,而是因为他爱做梦。

徐赵东向记者解释道,他常在梦中思考科学问题,那是他“创意迸发的时间”,许多新奇的想法都来源于他的梦境。梦境能给自己启发,并不是说他的梦有多么神奇,而是“日有所思,夜就会有所梦”。

“青年阶段是科研工作者的黄金时期,是科研思想火花迸发最激烈的时候,也是创新活力最足的时候。”徐赵东说,自己在30多岁时,就十分热衷于搞各种发明,拥有了50多项国家发明专利、40多项实用新型专利技术。最令他欣慰的是,这些专利技术大多数都已实现了应用。

在东南大学四牌楼校区,徐赵东领着记者参观了他的实验室,徐赵东将其称为“发明工厂”——建筑结构减震器、磁流变减震器、多维隔减震装置、大跨网格结构多维减震装置、大跨桥梁斜拉索减震器、空间微振减震装置……几十种减震器一字排开,涵盖了多个应用领域。

2014年,徐赵东领衔完成了“高稳定高耗散减振材料制备关键技术与装置开发及工程应用”的创新技术研究,凭此他获得了2014年度国家技术发明奖二等奖。当时,年仅39岁的他成为该奖项获奖人中年龄最小的第一完成人。

“青年科研人员要立足理论,并结合实际应用,主动尝试,敢想敢做,只有这样才能收获真正的成果。”科研之余,他也经常告诫学生,要不负青春、不负梦。

虽然已过不惑之年,但是和学生在一起时,徐赵东常常忘记了自己的年龄。他会和“90后”们在实验室通宵搞科研,也会在球场上和年轻人尽情地挥洒汗水,在课堂上和“00后”们激烈地讨论问题。

办公桌椅是捡回来的二手货

成功,没有一帆风顺。和很多人一样,徐赵东的科研之路并不平坦。

在刚加入东南大学时,徐赵东没有实验室,也没有自己的科研团队。为能把梦想变为现实,他四处奔走与厂家合作试验、生产高耗散减振材料;为了省钱,他在南京最偏远的乡镇花5000元租一间小房子做实验;他甚至放下男子汉的脸面,申请借用妻子单位的场地设备搞科研……

面对如此多的困难,徐赵东就像一个压不垮、打不跑的“小强”。有时,他在外面得不到理解,就回家与妻子倾诉、交流。

妻子不仅是贤妻良母,更是徐赵东科研工作的最佳搭档。在妻子的大力支持下,他研制出能“感知”、有“大脑”的新一代智能阻尼器,里面用到的智能控制器,采用了基于神经网络预测模型的模糊控制算法。这一算法,成功解决了智能控制中的时滞难题和电流瞬时确定难题。

后来,这一智能阻尼器被应用于复杂土木工程项目,它可实时根据外界激励大小,调节减震器的阻尼力。

从2014年获得国家大奖至今,徐赵东的科研又有了新进展,他研发的减震装置在石油化工管道、航空航天、高铁桥梁等领域都得到了应用。

如今的徐赵东,已在学界小有名气,但是这个从大别山区走出来的学者,还是愿意过“苦日子”。在他看来,“嚼得了菜根,才能做得了大事”。

徐赵东告诉记者,实验室里的办公桌椅都是他捡回来的二手货,把它们修修补补擦干净,就能放在实验室或会议室。“扔掉这些还能用的桌椅很可惜,如果买新的回来,做实验弄脏了也很心疼。”他说。

此外,实验室内的大跨桥梁斜拉索减震系统、大型土木结构混合试验系统等很多实验装备和系统也是他亲手设计或带领研究生设计的,然后再把图纸给厂家,让其加工制作。

现在,徐赵东已拥有了自己的“发明工厂”(实验室),虽然环境、条件差强人意,但他却乐在其中。“唯一的小遗憾就是,自己的团队成员有点少,我希望未来能通过团队协作,让减震装置有更广阔的应用空间。”他说。

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责任编辑:何沛苁
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