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尤飞:聚焦源头凝练创新,推进学科交叉融合

2020-06-19

 

智能电网基于电力、信息双向流动性和高速智能融合强化发电、输电、变电、配电和用电等电力交换系统各个环节,可接纳高比例可再生能源和传统化石能源发电,将现代先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与传统物理电网高度集成而形成新型电网,通过对电力市场中各利益方需求和功能进行协调,在保证系统各部分高效运行、降低运营成本和环境影响同时,尽可能提高系统可靠性、自愈性和稳定性。其中,发电和输电等关键环节存在多种特殊和未知火灾学、燃烧学、电力学和材料学等基础科学问题。基于活跃思维、敏锐视角、创新意识和探索精神,结合多年多元化研究工作经历,南京工业大学安全科学与工程学院火灾与消防工程研究所尤飞教授逐渐形成科研主攻大项“智能电网关键环节(分布式可再生能源<风力/垃圾/核能>发电、传统化石能源<火力>发电、高压直流和柔性交流输电)特殊火灾演化机理及关键防治技术(阻燃防火性多功能杂化和复合材料)”,开展关键环节相关特殊燃烧和火灾演化条件、行为、模式、特性和机理等方面专向、精准和深度研究。
多年来,尤飞教授秉持“从实际中提炼基础科技问题,面向社会各层次需求解决实际问题”的理念,专注源头凝练创新,注重科学-技术-工程、生产-教育-科研和上游-中游-下游对接耦合,紧扣科研主攻大项,不断接触和从事跨学科交叉性研究,致力将“火灾学”“燃烧学”“能源学”和“材料学”等基元版块打通融合,在风电等可再生能源发电、高压直流和柔性交流输电环节中火灾演化特性和机理、阻燃杂化和复合材料研发及应用领域逐步积累诸多创新成果,为社会经济发展作出了积极尝试和贡献。
 
1 围绕“特殊火灾”,持续开展前瞻性、原创性、交叉性和累进性研究
“风马牛皆相及、万事物皆互联,关键是如何找出其存在、发生和演化的特殊条件、环境及关键驱动机制”。尤飞教授如此认为。
1999年,从安徽大学化学化工学院化学系本科毕业后,尤飞教授先后在中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室、香港理工大学屋宇设备工程学系、南京工业大学安全科学与工程学院火灾与消防工程研究所接受教育、从事教学和科研工作,期间历经专业和学科多重变迁和交叉:就读专业从本科阶段“工业分析”(即分析化学)跨步到博士阶段“安全技术及工程”,从事学科则从“化学”逐步扩展到“火灾学”“燃烧学”“材料学”“安全学”“新能源学”和“电力学”,但始终围绕“特殊火灾”这一主题交叉融合,持续促发特色生长点,萌发了他从事跨学科研究的兴趣、决心,同时也提高了工作能力。
特殊火灾研究涵盖概率分布、基础现象、演变特性、致灾机理、风险评估、防火设计及防控技术等整个链条。国家未来对大容量长距离电能迫切需求又将产生生产(发电)、输运(输电)、变配(变电/配电)、储存(储电)、分配(用电/调电)另一完整链条。将“双链”匹配和结合,形成类似人体DNA双螺旋交互联接和i-motif扭曲结结构,将不断延伸和促进令人兴奋的方向基点。其间,类似碱基在螺旋内测配对映射,“火灾学”“燃烧学”“材料学”和“电力学”等精细化和多元化学科知识将发挥键合导通作用。尤飞教授如此解读和畅想他的研究工作。
为此,尤飞教授通过承担国家、省部和企业等各类基础性和应用性科研课题进行探索实践。目前,已主持包括国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金、江苏省高校自然科学研究计划项目(A类)、江苏省第十五批“六大人才高峰”高层次人才选拔培养高层次人才项目(新能源和能源互联网产业)、江苏省研究生工作站项目、江苏省研究生“新形势下重大工业安全及事故应急管理科学与技术”学术创新论坛、江苏省“双创计划”科技副总(江苏锁龙消防科技股份有限公司)项目、江苏常熟市“教授博士柔性进企业”项目、国家重点实验室开放基金、高新科技企业(含世界500强)技术攻关服务项目等核心课题近50项;参与承担包括国家自然科学基金面上和青年基金、国家973计划项目、国家科技支撑计划课题、国家高技术研究发展计划(863计划)课题、江苏省高校自然科学基金面上项目、江苏省基础研究计划(自然科学基金)青年基金、国家重点实验室开放课题、中国科技大学-香港城市大学合作项目等在内的纵横向项目18项。代表性研究课题包括:智能电网关键环节火灾演化特性和机理及风险评估(2018年)、山火引发高压和超高压输电线路跳闸的特性及机理(2013年)、多/变开口条件下风电机组机舱火灾演化特性及机理(2019年)、电子电器废弃物热解焚烧特性及处理工艺研究(2011年)、煤炭自燃建立传播及向明火转化的特性和机理(2013年)、森林雷击火灾爆燃机理研究(2019年)、电力系统(城市地下综合管廊)火灾探查预警及消防技术研究(2019年)、核安全三级HDPE管道系统防火保护有效性和区域火灾危险性分析方案设计研发(2019年)、多孔环境下阴燃向明火突变的机理和制约因素的多尺度研究(2009年)等。
寄望未来,围绕科研主攻项目寻找和优化方向点,通过预研性工作推进深入,促发点间强化交叉并产生分支,持续形成集成度高、交叉性强和跨多学科的科学问题,覆盖数十年,期望解决基础性、互联性和科学性问题,直至取得关键理念、理论、方法、技术和工程等方面的重要性甚至颠覆性突破。
 
2 加强学术交流、互哺科研与教学、形成品牌团队、助建优势学科
为汲取灵感、补缺短板、宣传成果、寻找选题,尤飞教授积极遴选和参加国内外重要学术会议。2011年以来累计参加国内外学术会议近80次,主办或承办国际学术会议3次、国内学术论坛1次,担任国内外大型学术会议特邀报告人、分会场主持人秘书长等职务20余次。他在最近筹办并担任主席的第四届中国国际复合材料科技大会(CCCM-4,中国复合材料学会主办,2019年11月28日至30日,珠海)第44分会场“复合材料在电力电气的应用”上,作了题为《纳米高压输电线路材料发展现状及火灾特性》的专题报告,描述了国家未来对大容量、长距离电能输运的迫切需求,概述当前金属铝基主导高压输电线路(AMCs)材料和构造,展望未来耐高温低弧垂聚合物基高压输电线路(PCCC)的材料创新与设计,提出传统和新型输电线路运行时不可回避的火灾环境问题,阐述高电压输电线路与野外森林火灾的交互性关系,提出纤维增强复合材料、碳纳米管基输电线材料火灾解决方案,并希望对未来纤维增强复合材料、碳纳米管基本体和复合材料等新型导体的发展及其火灾响应行为、特性和机理进行深入研究。此外,他曾前往丹麦火灾科学研究所、丹麦技术大学土木工程系和电力工程系、瑞典SP和RISE技术研究院(Boras、Lund和Goterborg分支)、俄罗斯科学院西伯利亚分部化学动力学和燃烧韦沃斯基研究院、澳大利亚皇家墨尔本理工大学工程学院土木和基础工程系、澳大利亚墨尔本大学建造建筑和规划系、澳大利亚维多利亚大学工程和科学学院等9所境外学术机构进行交流访问并作特邀报告。
为促进交流、拓宽视野、增进交叉,他已成为多家国内外学术社团机构成员,例如国际燃烧学会(The Combustion Institute)会员、国际先进材料协会(International Association of Advanced Materials)会员、北京新材料协会副会长、中国新材料技术协会常务理事、中国复合材料学会会员、中国微米纳米技术学会高级会员、中国化学会会员、中国电机工程学会会员、中国电工技术学会会员、中国消防协会会员、中国公共安全科学技术学会会员、中国复合材料学会青年工作委员会委员、河南省濮阳市阻燃吸声材料工程技术中心学术委员会委员、江苏省消防协会会员等。
作为高等院校教授,本科生教学是一项长期基本工作。尤飞教授先后承担15门面授本科课程、3门本科课程设计、4门面授研究生课程、1门江苏省品牌专业在线课程《化工安全工程》(MOOC)、1门面授本科生校级通识教育课程《化学与社会(火灾化学与材料)》等教学任务。对于教学,他有鲜明特色和理念:①坚持以教学质量和终端成效(学生需求第一位和最大化受益)为最高目标,每门课程均坚持开发原创性教学课件、制作系统性调查问卷和尝试多元化教学模式,借鉴PDCA(计划-实施-检查-处理)质量管理体系理念,根据实施效果和反馈意见动态调整课程教学方式和特色内容,实现对教学实践闭环管理和循环优化;②将教学实践和科学研究打通和渗透,及时将前沿科技、知识体系和方法工具融入到教学活动中,实时将教学需求反映到科研探索中,实现两者互哺;③积极申报科研属性明显的教学改革实践课题和社科类课题,编写适用性和拓展性教材和译著(国外引进教材)。
尤飞教授对于培养研究生团队具有自主理念和方法体系。他深知团队文化建设的重要性,坚持品牌打造、倡导创意创造、主导设计logo、创建导师奖金、发放红包奖励,特别是为培养研究生国际化视野、促进产学研思维,提出了“联接科学、技术和工程;学科交叉化、视野国际化、研究价值化(Link Science, Technology and Engineering. Be Interdisciplinary,International and Valuable)”的团队理念。注重以身作则、言传身教,将科研理念潜移默化传播,培育多维度综合性人才,倡导和谐、快乐、互助、互动的合作关系,强调多方位立体型纪律,坚持学术成长和人文关怀并重,培养成员荣辱观念和责任意识,鼓励研究生大胆创新和创造。2019年招收1名毕业于孟加拉国信息技术和科学大学(UITS)专业为电子电气工程的研究生Sujan Shaik入队;此外,与美国密歇根大学、瑞典RISE、丹麦技术大学等境外学术机构开展合作,延伸研究力量。
作为火灾与消防工程研究所副所长,尤飞教授从宏观上思考和制定发展计划,积极总结和及时更新现有各项业绩,发挥各位科研骨干的智慧,共建共享,利用各种机会扩大影响和宣传;持续建设和改进研究所网站建设(http://cces.njtech.edu.cn/fire),追踪国内外学术前沿,反映国家部门政策导向,识别和获取最新标准和专利,目前网站访问量已达11万余次;将消防领域的课题、会议和培训等资讯及时发布给院所老师,组织课题调研和申报,促进学术繁荣;积极组织和参与国内外知名专家开展学术交流,建立良好互动关系。
此外,他多次协助所在学院开展研究生培养、学术交流、学科评估、专业认证、师资建设、协同创新中心认定、重点实验室验收、品牌专业建设等多元化工作,积极助力“安全科学与工程”(0837)一级学科建设和发展。
 
3 开展校企合作,致力国民行业“卡脖子”问题,为企业提供科技攻关和长足动力
“科研始于基础,止于应用。我认为科研的最高境界并不完全是发表多少高水平高被引论文,而更多是如何将科研成果顺利应用于国民实践,落地实现产业化,创造社会效益和经济价值,赢取社会口碑。”对此,尤飞教授一直铭记在心并努力兼容并蓄。
他已与江苏锁龙消防科技股份有限公司、湘电风能有限公司、常熟江南玻璃纤维有限公司、北京华夏力鸿商品检验有限公司和江苏安居安防技术有限公司等多家企业建立框架合作协议和登记校企联盟(江苏省技联在线)。多年来,与南网公司超高压输电公司、国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心国家重点实验室、国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司、国电南瑞南京控制系统有限公司、湘电风能有限公司、福建恒杰塑业新材料有限公司、中国核电工程有限公司(CNPE)、班戈设备系统(苏州)有限公司、紫金财产保险股份有限公司、濮阳绿宇新材料科技股份有限公司、阿特拉斯科普柯(无锡)压缩机有限公司、苏州工业园区清源华衍水务有限公司、典伊安防科技发展(上海)有限公司、国网江苏电力公司电力科学研究院、江苏金风科技有限公司、北京玻璃钢研究院、富乐宁(南京)矿业化学品有限公司、上海宝钢集团公司、南京博西家电公司、江苏唯达水处理技术公司、辰安天泽智联技术有限公司等先进(含世界500强公司)或初创高科技企业建立实质性或意向性合作,提供难题攻关、技术服务、技术咨询和项目验收等工作,为企业解决关键生产和技术问题提供方案和后续发展创造潜在经济效益。
尤飞教授在实施国家自然科学基金面上项目“山火引发高压和超高压输电线路跳闸的特性及机理”课题时,与中国南方电网超高压输电公司梧州局保持持续合作,实施期间双方多次互动交流,及时将研究思想和成果与对方实际运行需求相结合,进行转化和应用,主要体现在以下方面:①辅助制定南方电网公司新技术应用指南(2018年实施);②辅助制定南方电网公司线路山火处置原则和修定南方电网公司输电线路防山火工作导则;③辅助制定输电线路防山火工作导则(试行);④辅助制定易发生山火重要区段的划分原则和山火易造成线路故障的重点区段划分原则。
由他主持的南方电网超高压公司委托课题“山火引发输电线路跳闸的研究”应用背景明确,研究成果对输电线路实际运行有较强指导价值,其经济效益和社会效益显著:使用研究成果后,南方电网超高压公司梧州局和天生桥局所辖的4 000多公里线路保护区内当年和翌年(2010—2011年)发生山火次数有较大幅度减少,仅有64次,且没有引起一起因山火造成的线路跳闸,大大提高输电线路的可靠性,取得较好的经济效益和社会效益。该项目研究成果在输电线路维护单位有较高的推广价值;同时,为了进一步做好线路山火防控工作,将采取先进的监控技术和设备,对设备制造厂家有良好的效益促进。
“千里之行,始于足下”,对此,尤飞教授具有清醒的认识。他说:“虽然从事跨学科交叉性研究具有很大挑战性和不可预期性,成果产出难度和积累周期不够确定,选题需要精准承转、忌讳泛化和贪心,且本人起步较晚、历经挫折、高水平成果数量和级别仍需加强,但余下职业生涯值得为此不懈摸索和奋斗”。