上理头条

【自定义“理”的夏】科研“尖兵”探寻创新之钥

2022-07-151732编辑:董真摄影:王博等

开栏的话

“当踔厉奋发成为一种习惯,那么对于一切阻挠,我们也将无所畏惧……这场疫情只是给你们的大学生活设置了一个‘开放式结局’,接下来的每一天,皆由你们‘自定义’。”这句来自于校长丁晓东2022年毕业典礼上的寄语,是对刚走出校门的毕业生的有力叮嘱,同时也是对在校师生的持续勉励。

当上理校园迎来炎炎暑期,上理人并未躲在屋檐下享受片刻清凉,也未因疫情的波折而停下脚步,他们聚焦科研攻关、人才培养、创业就业、基础建设、战略合作、服务保障等与学校事业发展息息相关的领域,在夏日的“烤验”下自定义出最优的解题方式,用流淌的汗水,诠释上理人的奋斗初心。


线上主持光学领域国际研讨会、瞄准内窥镜领域探寻医工交叉国产化之路、碳中和背景下加强水资源的利用与保护、校企合作开展人机交互研究……上海本轮疫情发生以来,从初春时节到如今的酷暑盛夏,上理科研“尖兵”们突破实验条件、线下调研的限制,尽可能利用有限的资源稳稳推进各领域项目落地,将科研情怀“自定义”在每一份数据、每一篇论文、每一项产品中,对于他们来说,此时探寻创新之钥的一小步,都是迈向成果落地的一大步。


在微纳尺度“雕刻时光”

7月12日晚9点,在光电学院1048办公室里,詹其文教授在线上与美国光学学会期刊Optica主编Prem Kumar共同主持了一场题为“光的对话:自由曲面光学与成像”的国际研讨会。期间,詹其文作为主持嘉宾与美国罗切斯特大学Jannick Rolland教授展开了深入研讨,向国际学者展示了中国科研工作者在光学领域的国际影响力。“参与这样的国际学术活动,有助于在国际上打响上理学术品牌,吸引海内外优质科研资源进一步开展深入合作。”詹其文会后兴奋地谈道。 

围绕研究领域“光场调控及其与微纳结构相互作用”,詹其文自博士毕业起就埋下了梦想的种子,即实现从微纳尺度上对光的结构进行时间和空间上的调控。就在今年7月,他的最新研究以《光学涡环》(Toroidal vortices of light)为题作为封面论文发表于国际顶级期刊《自然•光子学》(Nature Photonics)上,向国际学术界证实了“雕刻时光”的可能。

了解詹其文的人都知道他是一个非常勤奋的人,有学生说:“每次路过实验室都能碰到詹老师在。” 几十年如一日在实验室里与光打交道,要如何才能耐得住寂寞?詹其文的回答出乎意料:“做自己感兴趣的事情,不寂寞。科学探索就是不断地‘开疆拓土’,比别人‘多想一步’,这是一个非常有趣的过程,当你沉浸其中的时候,周末、假期的概念会变得模糊,只有持续创新的过程。” 

正如其所言,没有假期的詹其文正忙于数据整理,将有两篇时空调控光场相关的文章进行投稿,还有一篇已经在审稿中,此外还要作为专题的客座编辑组织完成国际期刊Journal of Optics相关路线图文章(roadmap article),这篇文章将集结全球该领域的顶尖学者。不仅如此,他还要忙里“偷闲”,前往苏州与南京等地推进光学产学研深度合作,与相关企业洽谈产业化应用事宜。


詹其文主持国际研讨会


破解3D消化内镜国产化难题

在2021年10月举行的上理工第四批医工交叉项目启动会上,中国工程院院士李兆申受邀作了以“舒适微创化、智能化内镜诊疗”为主题的报告,他从胶囊内镜、超声内镜等方面详细介绍了与上理工合作开展医工交叉项目取得的阶段性成果。坐在台下仔细聆听的机械学院副教授孙福佳感触颇深,他不禁思考,针对国产内窥镜的研发问题,自己所擅长的光机电一体化相关技术或许能够找到破题之钥。

详细查阅资料及深入调研之后,孙福佳发现,我国胃癌高发,通过早期胃癌的筛查和诊治可以降低其发病率和死亡率,早筛早治是改变我国胃癌高发的严峻形势的重要途径。然而,内镜的国内市场仍被国外品牌所占领,进口的消化内镜不但价格昂贵,还存在一定的技术缺陷,比如,在处理消化性溃疡伴活动性出血、食管胃底静脉曲张破裂等紧急情况时,现有内镜无法帮助医师进行快速定位出血部位,从而及时有效止血。因此,孙福佳联合仁济医院的陈海英主任组建起了医工交叉团队,致力于研发出可以快速且有效识别出腹腔内出血部位的新型内窥镜。

“目前,我们团队已经完成了线性光源的开发,借助该光源能快速且有效从图像中识别出血红蛋白分布区域,为后续的软件开发测试和算法验证试验奠定了基础。”孙福佳谈道,“项目正处于启动发力阶段,暑期我们计划完成样机的研发。这是切实关乎人民健康的大事,我们必须加班加点全力以赴,只有让科研成果尽快问世,实现国产替代,才能惠及更多的百姓。”


孙福佳在紧锣密鼓开展科研攻关


让干旱地区实现“淡水自由”

如何利用阳光与空气生产淡水,让干旱地区也能实现用水自由?如何突破成本、能效等诸多因素,让研究成果走出实验室被实际应用?近日,能动学院张华教授团队报道了一种基于新型蜂窝凝胶吸附剂PCLG的自然光驱动的高效空气取水技术,从理论到实践证实了其在全球干旱地区取水的巨大潜能。

聚焦这一成果,张华教授团队联合上海交通大学王如竹教授团队在《细胞》子刊《细胞通讯·物理科学》上发表了《高产量和可扩展的蜂窝式吸湿聚合物用于太阳光驱动的空气水收集》的研究论文。

“我们开发了一种高性能、可拓展的蜂窝式水凝胶基复合吸附剂,并搭建了一套高集成的空气取水装置,完成了从材料到热力学优化再到装置的系统性研究。结果表明通过蜂窝优化的PCLG吸附床结构设计,可大幅降低水蒸气的渗透阻力,提升床体内的传热传质能力,为高效的空气取水提供了理论支撑。”该论文的第一作者、能动学院的王佳韵老师解释道。这个暑期,她正继续带领团队中的邓超和、钟国栋、应汶峻等研究生针对凝胶材料取水方面开展拓展研究。为了突破地域限制、更好地开展实验,王佳韵还带领团队搭建起全球气象预测模型来预测不同材料的取水功能,为接下来的科研工作打下基础。

王佳韵老师表示:“努力实现‘双碳’目标,是我们必须要做并且必须要做好的重大任务,作为能源与动力领域的科研工作者,我们将聚焦负碳技术进行拓展研究,致力做出更加高效节能的科研成果,在促进人与自然和谐共生的道路上走得更远。”


王佳韵与团队搭建的空气取水器


把工业设计融进“飞机梦”

随着我国民航事业的发展,特别是我国第一架自主研发的高性能大型民航客机C919成功上天,对于民航客机各项技术的自主研究已经成为了国家民航发展的“重头戏”。这个暑期,版艺学院工业设计系黄颖捷老师就与民航飞机密切“捆绑”起来,作为项目主持人,他联合核心成员肖亦奇老师带领团队研究生,在工业设计系谌涛、汤浩老师的大力支持下,与中国商飞设计研究院大飞机创新谷开展合作,对民航客机驾驶舱人机交互设计开展自主探索研究。

“如果说飞机的动力性能是评价飞机先进程度的硬指标,那么如何让飞行员更好地操控飞机、避免失误,降低飞行员的培训成本则是软指标,我们所参与的驾驶舱的人机交互设计就属于提升软指标的直接手段。”黄颖捷解释道。在推进项目过程中,团队参与了中国商飞关于驾驶以及飞行技术指标的相关培训,学习到了大量的飞行相关知识,了解到了商飞对人机交互的需求。在此基础上,团队还努力推进学科交叉融合,查阅飞行以及驾驶舱人机交互的各项资料,将工业设计中相关研究方法与驾驶舱人机交互相结合,为进一步优化方案提供了创新思路。

“能够为全力建设民航强国贡献上理智慧,我们深感自豪又深知责任重大,我们要把压力转为科研动力,夯实项目的每一步,助推成果落地。”谈及暑期计划,黄颖捷表示目前团队已完成了关于驾驶舱人机交互研究的前期任务与数据采集,将与相关飞行员就下一阶段研究所需的数据进行实验。


黄颖捷老师在民机驾驶舱与飞行教员就人机交互问题进行探讨


其实,这些不畏酷暑、专心研究的创新“尖兵”只是学校科研工作者的缩影,还有无数个这样潜心攻关的身影,在努力为学校高水平大学建设夯实科研基石,在服务地方和国家战略中彰显上理价值。


供稿:新闻中心

文:董真、钱王晔