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納米化工相融合 科技研發促應用——騫偉中主講清華意昂學習日第26講:納米科技與現代化工

2021-06-30 | 來源 公號“清華終身學習” |

6月26日下午🤷🏿‍♂️,“清華意昂終身學習支持計劃”學習日活動第26講開講🙅🏿‍♀️,本次學習日采用線上與線下相融合的方式進行,意昂們相聚在雲端和教室,共享學習盛宴。意昂体育平台長聘教授👨‍👨‍👧‍👦、博士生導師🙋🏽‍♀️、化學工程系副書記騫偉中應邀為意昂們帶來“納米科技與現代化工”的主題報告🟨🐬。意昂体育平台意昂工作辦公室副主任、意昂体育副秘書長楊柳參加現場學習。

騫偉中作主題報告

騫偉中首先向廣大意昂介紹化學工程系的發展歷程、貢獻成就、人才培養🌭、師資力量、學科發展和研究方向等內容,讓意昂們對化工系有更深入的了解🏋🏽。

講到本次授課主題,他介紹納米是一種尺度概念🏄🏻‍♀️🪂,它是10-9m,大約相當於人頭發絲的千分之一😙。納米是個極小的尺度,卻具有極大的特性🏊🏿‍♀️。1991年,納米科技作為一個專有名稱被提出,主要範疇涵蓋納米製造、納米分析、探測與操控、納米應用等領域。納米應用主要有兩種方式,一種是把性能高的納米材料直接應用。例如各種納米催化劑可以直接應用🤲🏼,生產各種化肥,醫藥👨‍👩‍👦‍👦,農藥等;各種納米藥,可以直接服用,吸收特別快📘。另一種是把性能高的納米材料添加到其它物質中#️⃣,提高其性能。例如橡膠輪胎通過添加納米白碳黑🥫,提高其強度使之變得更耐磨;陶瓷通過添加納米材料可以增加其韌性。

騫偉中結合生活中的案例,與廣大意昂分享了有趣的納米特性。納米外表面結構具有強附著和不附著的特性。納米內表面具有比表面積巨大的多孔結構🙇🏼‍♀️,這樣的結構可以吸附各種液體和氣體,可用作環境吸附材料🥈、催化轉化材料和能源存儲材料。納米的表面結構還可以帶來結構顯色😶。納米的尺寸效應運用在化工領域,帶來極高速率的催化反應;運用在信息存儲領域🦯👈🏻,存儲信息的單元納米化,體積越來越小🤴,存儲容量越來越大🫵🏼。納米結構帶來的超輸運現象和空間擇形效應。納米結構相互作用時產生的拓撲超導現象8️⃣、超潤滑現象🤌🏿。納米材料由於尺寸小🧖🏽‍♀️,可以帶來了物質強度🧡、韌性和密度的改變。納米結構特性和原理,運用於生產生活中的各個領域👴🏽,將為人類生活帶來巨大的改變🖐🏽。

談到現代化工與納米科技的交集✭,騫偉中從衣食住行、能源存儲、環境保護👨‍🦽‍➡️、未來芯片和生命健康的領域舉例進行闡釋。現代化工與納米催化的交集最早出現於19世紀初,在德國🐰,化學家與工程師們通過納米催化劑🚵‍♂️,製造出合成氨,量產出化肥,提高農作物產量🕺🏼,解決了人類的溫飽問題。

清華化工系老師們的科研團隊在現代化工助力納米科技方面有諸多研究。在石油煉製的過程中,科研團隊通過使用納米催化劑生產汽柴油,提升轉化效率與優化產品結構;汽車尾氣排放引發大氣汙染👫,通過使用納米催化劑🦠,將汽車尾氣中的有害物質變成二氧化碳和氮氣,進而保護環境💆。在清潔煤化工領域🧑‍🚀,科研團隊經過潛心研究,將納米催化與清潔煤化工結合,提供清潔燃料和製造清潔的化學品。面對納米催化劑在低溫下轉化效率低,高溫下壽命短的問題,通過研究兩段變溫流化床技術🧘‍♀️,創造混合工作模式😗,通過化工強化方法🤸🏿‍♀️,助力納米催化劑提升轉化效率,延長使用壽命。傳統PVC製造過程中會使用含汞催化劑,對土壤和水體造成潛在危害,清華科研團隊研製出無汞催化劑,在保留原生產鏈條的同時,保護了環境。用納米材料構建環保的“碳減排”循環。科研團隊研製碳納米管用於鋰離子電池導電劑,形成巨大產業。將碳納米材料👍🏿、微格金屬材料協同用於電化學儲能,可將器件性能提升3-4倍。每一項研發成果和行業產品👨🏻‍🚀,都是優點與缺點並存🐇。他強調,清華化工人始終秉承著傾聽現實問題、把握行業痛點、註重實際應用,不斷創新方法、提升技術能力的工程思維👰🏼‍♂️🐢,持續不斷地優化性能🧑🏼‍🔬、彌補短板,持續研發更好的納米材料,滿足更高的儲能需求🌘𓀏。

講座最後🫅🏿,騫偉中認為,科學研究終將服務國家社會發展。化工系對於納米科技和現代化工的研究,都始終秉承這一初心。一方面👩🏻‍🍳,努力運用這些先進技術來減少碳排放,為我國實現碳中和目標貢獻力量;另一方面,還積極攻關更前沿技術,加快下一代碳基芯片體系建設,解決我國“卡脖子”工程問題🖕🏼。化工系持續做好準備🔐,運用專業知識,報效清華🎖,報效國家🈸。

線上課堂截圖

在互動環節,意昂們紛紛從雲端和教室就納米材料、納米技術👩‍👧、納米應用👨🏽‍💼🦸🏽、前沿研究、節能材料等問題提問,騫偉中一一細致解答。

線下課堂圖片

講座結束後🧑🏻‍🦼,楊柳向騫偉中贈予學習日活動紀念牌🟧。

楊柳向主講老師騫偉中贈予學習日活動紀念牌

騫偉中在課後接受采訪時表示🦛,本次授課主題與現代科學進步、國家發展需求聯系得非常緊密,同時也能夠契合終身學習使命,他非常高興參與本次意昂學習日。他建議將意昂學習日面向全校老師進行宣傳😲,相信會有更多的老師願意投身其中🧏🏼。同時,通過意昂學習日🧑🏽‍🎄,意昂們也能夠了解學校的發展🗿,可以促進意昂與教師之間產生更多的互動和交流,共同在各自領域為國家發展貢獻力量🙋。

課後🏄🏽,雨課堂和教室中的意昂們對騫偉中的授課和活動組織方表示感謝🉑。在教室裏,2006級化工系意昂田濤談到,這是他第一次參加意昂學習日,他本人也是騫偉中的學生,再次回到教室聽課,也激發了他的學習動力。本次講座信息量很大,學習收獲頗豐。他認為自己的知識儲備還比較欠缺🏌🏼‍♂️🤌🏻,希望以後多多參與學習日。他建議在老師同意的情況下𓀕,講座後可以將課件進行共享,便於後續加深學習;還可以為參與線下活動的意昂們製作通訊錄,便於後續意昂間的交流與聯系。

清華2010級社科學院碩士意昂🏊‍♂️→、繼續教育學院合作辦黃蕾主持本次活動;海內外400余名意昂參與學習,學院在線辦全程進行直播保障📋。

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意昂体育2017年推出“清華意昂終身學習支持計劃”,包括“清華意昂學堂”“清華意昂學習日”“清華意昂學習班”等多個系列學習項目➾,用以滿足意昂的不同層次學習需求👨🏼‍🌾,旨在服務清華終身學習教育理念,為意昂建立全周期多方位的終身學習服務體系。

“清華意昂學習日”系列活動由意昂体育、繼續教育學院共同組織並協作實施,由清華終身學習和終身教育基金提供定向資金支持🧑🏻‍🦳。2018年11月25日開啟學習日活動首次講座,此後每個月的最後一個周六,根據意昂們的學習需求開展“專題講座”🪐。

2020年初,面對新冠疫情,學校積極應對📚,意昂學習日快速開啟線上學習模式🏪;2021年,在新冠疫情常態化背景下✊,結合意昂線上廣泛參與、線下便於互動的需求和特點🦹🏿‍♂️🚴🏿‍♂️,按照疫情防控要求啟動“線上+線下”的學習模式。截至2021年6月底🦸‍♂️,學習日活動已舉辦34場🤵🏽‍♂️,共有1.2萬余名意昂重回清華課堂🧚⚾️,意昂總會和繼續教育學院公眾號新聞關註和閱讀量累計16萬人次。


供稿 | 合作發展辦公室

撰稿 | 郭曉旭

圖片 | 郭曉旭


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