最近,天津大學機械工程學院教授、博士生導師陳焱迎來了自己的"豐收季"。在日前發布的第十六屆中國青年科技獎、第二屆"科學探索獎"兩項大獎的獲獎名單中,她都榜上有名。
中國青年科技獎由錢學森等老一輩科學家提議設立,由中共中央組織部、人力資源社會保障部、中國科協和共青團中央作為主辦單位。"科學探索獎"由騰訊公司董事會主席兼執行長、騰訊基金會發起人馬化騰,與北京大學教授饒毅,攜手楊振寧、毛淑德、何華武、鄔賀銓、李培根等知名科學家共同發起。
陳焱,遼寧人,"國家傑出青年基金"獲得者,"國家優秀青年基金"獲得者。
陳焱教授是牛津大學博士畢業生,長期從事機構學研究,在折展結構方面取得了一系列成果。2015年,陳焱提出了全新的厚板摺紙理論模型,完成了從零到一的理論創新,破解了厚板結構難以摺疊這個困擾科學界和工程界50餘年的國際難題,把摺紙科學從理論"折"進了工程應用。
2015年7月24日,Science在線發表了天津大學陳焱教授領導的團隊與英國牛津大學Zhong You教授合作研究成果"Origami of Thick Panels"。
另闢蹊徑,破解國際難題
陳焱表示:"我本、碩階段的專業都是力學,等到了牛津大學讀博時,我學的是土木工程專業,導師選的研究方向是可展開結構,於是我就'稀裡糊塗'研究起了機構和折展結構。"
其他學科的學者在研究摺紙時,通常假設紙張是零厚度的;但在真實的工程中,紙張的厚度是不能被忽略的,這一厚度會造成結構緊密摺疊的困難。已有理論無法有效解決這一問題,於是陳焱另闢蹊徑,用空間機構代替球面機構,建立了全新的理論模型,從根本上解決了厚板摺紙的難題。
"摺紙是一類結構,大大小小的工程中都可以應用到它。"談起摺紙的應用,陳焱侃侃而談,"比如航天衛星中的天線,其直徑越大,功能就越強,但是如何把幾十米甚至上百米長的天線折到最小,再放到直徑只有4.5米的火箭整流罩內,是航天展開結構設計的一個關鍵問題。"
"科學容不得馬虎"
在陳焱辦公室的書櫃裡,擺放著各式摺紙模型,這些"玩具"幾乎佔了一半的空間。"我喜歡由興趣驅動的、純粹的研究,一旦腦子裡冒出了靈感,我一定要想辦法去實現或者驗證它們,而這些玩具曾給我很多啟發。"陳焱說,"從冒出一個靈感,到建構初始模型,這個過程是很快的,而且是充滿快樂。不過,這個過程只佔整個研究工作的10%到20%,剩下大量的工作是枯燥的公式推導和理論整理。這個過程還是挺折磨人的,但我們必須耐得住,一絲不苟地完成每項工作。"
陳焱曾領導完成過一個有關可展多面體的課題,總共耗時9年,從2010年到2018年,前後3個學生接力研究,終才得以完成。如今回想起來,陳焱覺得,就算費時再久,也是值得的。"科學容不得馬虎,研究更容不得半點馬虎。"
陳焱教授在《天天向上》科普摺紙結構
目前,陳焱教授已經在Science、MMT、IJMS等重要學術期刊發表論文50餘篇。她主持了基金委傑青、科技部國家重點研發計劃等項目。曾獲天津青年科技獎、天津市五一勞動獎章等榮譽稱號,還是"萬人計劃"中青年科技創新領軍人才,國家傑出青年科學基金獲得者。
陳焱曾寫過一篇文章《給"理想"建一個朋友圈》,在她"理想"的朋友圈裡,有四位"好朋友"——"赤子之心""興趣激情""踏實合作""責任使命"。在她看來,最後一位好友最重要,決定了"理想"的高度——"責任使命"。"年輕人的奮鬥承載著國家的未來,年輕人應乘勢而為,樹立起遠大的志向抱負,擔當起歷史的責任使命,秉持立身養德的堅守、立志報國的追求、胸懷天下的擔當,才能不辱時代賦予的使命。"