21世纪第二个10年,我国进入沥青路面大修期,如何处置每年产生的大量废旧沥青路面材料成为一道难题。与此同时,已在发达国家广泛应用的泡沫沥青再生技术进入国内,为技术发展带来曙光。国内道路界迫切呼唤具有自主知识产权泡沫沥青设备的研发。
▲程海鹰在课堂上开展教学
也就是在此时,程海鹰将自己的科研方向投向了泡沫沥青设备研发。从1994年踏入机械工程领域以来的30年中,程海鹰几度进出高校与企业,不断在研究者与工程师的角色间切换,锤炼在机电装备的设计开发、流体传动与控制、工程机械设计理论和方法研究方面的能力,致力于解决道路建设中的难题挑战,开发适用于未来发展的高端装备。她说:“中国是交通大国,我不想让我们的道路建设受制于人,我希望通过努力,用我们自主研发的产品取代被国外垄断的技术设备。”让中国人走真正通过自主创新的技术设备铺就的道路,是她从事筑路机械尤其是沥青发泡研究多年以来的重要心愿。
创新不怠,收获累累科研硕果
2001年,心向科研的程海鹰辞去企业工作,回到母校攻读机械设计及理论专业的硕士学位。毕业后,在母校历练了两年,渴望研发更高端装备的她又考入同济大学,攻读机械电子工程专业博士学位。2008年4月,正在博士阶段的程海鹰在同济大学开发了国内首台“面向沥青搅拌站的泡沫沥青发生装置”,以此开启科研新征程。
把原始的沥青发成泡沫状,可以令沥青的黏度下降、体积变大,更容易与骨料拌合。但是,泡沫沥青作为一种节能、环保、经济性强的创新型技术,在我国乃至全球的施工却极大地依赖德国和美国的进口设备。程海鹰深知核心技术等不来、买不来、要不来。十余年来,她坚定自主创新、突破技术壁垒的科研信念,扎根大西北,聚焦泡沫沥青技术设备研究。2018—2019年,她前往莫斯科国立汽车公路技术大学筑路机械专业做访问学者,合作导师是俄罗斯功勋科学家巴拉夫涅夫教授。从青年到中年,光阴流转,随着在泡沫沥青领域不断深耕、不断积累,程海鹰在科研上也收获了累累硕果。
▲2024年,程海鹰(右)参加俄罗斯工程机械展
在创新进取中,程海鹰不仅带领团队研发了一系列应用于工程实践的沥青发泡装置,还在沥青发泡装置的设计方法与理论研究上成果斐然。但她始终看重的不是荣誉,而是一台台扎实落地在工程项目中的装置设备。为工程发展做实事、做好装备,始终是她从事科研的第一要务。
紧密围绕泡沫沥青再生技术在试验、施工等阶段存在的技术瓶颈,2022年4月,程海鹰独立研发出用于大产量连续式稳定土拌合站的沥青发泡装置,并在河南北筑沥青发泡科技有限公司实现产业化。同年6月,她研制出高效低氮的“浓淡分离式骨料烘干煤粉燃烧器”;9月面向实验室,她研制出成套的泡沫沥青试验装置,包括沥青发泡装置及泡沫沥青混合料搅拌装置。
在这些产品的研制中,程海鹰团队提出了很多创新设计。比如,为连续式泡沫沥青厂拌设备设计了独特的泡沫沥青喷洒装置,喷洒杆布置了多头发泡腔,可实现大流量制备高品质泡沫沥青;再如,为解决冷再生机拌合仓内环境恶劣、空间狭小、不利于安置带有发泡腔的喷洒装置的问题,团队从沥青发泡机理出发研制出新型的泡沫沥青制备装置,实现了“铣刨-喷洒-拌合”多功能融合设计,大大提高了冷再生机的施工效率。此外,围绕骨料烘干运行成本高的问题,团队以煤粉为燃料,为有效控制煤粉燃烧行为,研发了三级圆环浓淡分离的旋流式煤粉燃烧装置,并形成煤粉高效低氮燃烧技术。
脱胎于科研上的一项项突破与创新,如今,团队科研成果已经在河南北筑沥青发泡科技有限公司、河南光大路桥工程有限公司等企业生产并投入工程应用。比起论文、专利与荣誉,这些切实铺展在祖国大地上的成果,才是程海鹰的勋章。
育人有方,栽桃育李待花开
2021年加入长安大学工程机械学院后,程海鹰承担的项目更多了,工作节奏也更快了。在学校的支持下,她牵头组建了一支由青年教师和硕博士组成的科研队伍。近年来,团队自主研发的泡沫沥青创新成果接连涌现,产业化成果陆续出现在各类技术展览上。在这背后,离不开她与团队成员的忙碌、奋斗与坚持。与此同时,作为团队的负责人,持续为科研培养人才,也是程海鹰的一项重要课题。
成为一名教师,程海鹰总是深感自豪且责任重大。“工科学习在人们的印象中总是伴随着枯燥。”她从不美化学习的枯燥与艰难,相反,她一直愿意站在学生的角度去思考“什么样的课堂才是最有趣、最有效的”,甚至自费参加许多教育培训课程,试图摸清、打通教学的底层逻辑。而对于教学的琢磨与理解,也在她不断的探索中日益精深。
在十几年反复思考与实践下,程海鹰将五星教学法与BOPPPS教学法相结合,逐渐打磨出一套新颖的教学方式。“其实之前我不懂什么是教学,后来通过不断学习,我才知道,只有了解教学的底层逻辑,遵循教学的科学规律,才能真正理解什么是教学。”聚焦问题、激活旧知、论证新知、应用新知、融会贯通,这短短20个字说来简单,实践起来却要融入自己的理解、感悟与创新。她说:“教学探索永远在路上。”教学上从道、法、器、术4个角度去研究,课堂上从心、脑、身、手4个方面去调动学生,“让学生带着兴趣快乐学习”是她一直追求的教学最高境界。
在程海鹰看来,学生资质或许有差,但每个人都有自己的闪光点,而自己的使命就是栽桃育李、静待花开。她说:“我希望不管起点什么样的学生来到我这里,都能有收获、有成长,成为栋梁之材。”这些年,她最自豪的也正是一拨接一拨的学生在自己的课题组和课堂上实现了蜕变。对于学生能真正做到问心无愧,这就是程海鹰的为师之道。
未来,程海鹰希望能够响应国家和社会的需求,为祖国培养更多实干之才、创新之才,并践行出更科学、更有效的育人良方;同时领导团队开发出更多适用于《中国制造2025》的先进技术装备,深入挖掘设计理论,解决设备开发难题,让越来越多的产品和装备实现产业化,助力中国制造。
来源: 科学中国人