阅读提示:古希腊科学家阿基米德在诠释杠杆原理时,曾说“给我一个支点,我就能撬动地球”。
这句话,正是物理的奥秘。
就如同牛顿的万有引力、1945年美国爆炸的世界第一颗原子弹……凡是想象,并尝试实践,在有可能获得突破的路上,享受且行且收获的过程,就是物理。
在河南大学的校园里,就有这样一个平台——物理与电子学院。从1923年到2013年,在这里,那些热爱钻研的人一次次把数字变成实体,把抽象变成具体,把梦想变成现实。
研究 把消散75%的热能装进“口袋”,不是神话
王渊旭是河南大学物理与电子学院的教授,他的车里有一个“篮球”。“篮球”里装的,是一些需要冷冻的罐头、饮料等。
这样的“篮球”,实际上是一个固态制冷器。
“在这个‘篮球’的里面,有一层热电材料,它将废弃的热能转化为电能并制冷,达到小冰箱的效果。”王渊旭说,提高热电材料的转化效率,实现热能和电能的无缝隙链接,是他当前的研究方向。
王渊旭说,热电材料可实现热电能量的直接相互转换,无污染、无噪音、反应快,这些优点让它有着极其广泛的应用前景。
“早在1977年,美国发射的旅行者号飞船上就安装了1200个热电发电器,它们为飞船的设施提供动力源。”王渊旭说。
谈到热电材料在日常生活中的应用,王渊旭举了个例子。“火电厂燃煤产生的热量有多少可被直接利用?答案是25%。剩下的75%呢?浪费掉了。如果将固态的热电转化材料做成涂层材料,覆盖在火电厂锅炉外部,将这75%的热能吸收利用转化为电能,这能做多少事啊。”
不仅仅是这些,这些涂层材料还可覆盖在汽车发动机表面,对发动机产生的废热进行二次利用。
“如果所有汽车配备尾气发电装置,那么节约下来的汽油及减少的尾气排放量将十分可观。”王渊旭说。
“研制出更高效的热电转换材料,是每个物理领域研究者正在积极做的事情。在河南,我们处于领先地位。”在光电信息材料与器件实验室,王渊旭告诉记者。
而这个实验室,是河南省高校教育部重点实验室培育基地。
类似这样的研究,在物理和电子学院,院长张伟风如数家珍。
“黄明举和顾玉宗教授首次在光致聚合引发体系中掺入纳米粒子,提高了光盘信息记录的密度和容量;顾玉宗教授课题组研制的可见光波段的限幅器,用在军事设备、飞机的涂层以防止敌方激光武器的照射等方面……”
教学 在这里的课堂上,能听到诺奖获得者的声音
2012年8月24日,在物理与电子学院报告厅,一场以“七十年代的粒子物理”为题的报告,在全院师生间掀起“物理风暴”,之后,河大图书馆关于这方面的书被借阅一空。
这场报告的演讲者,是日本著名理论物理学家、2008年诺贝尔物理学奖获得者益川敏英教授。
像这样的声音,物理与电子学院从不缺乏。
每年,10多名国内外著名科研院所、高校的著名专家、学者来此进行访问和讲学,其中不乏世界顶级的科学家。
即使追溯历史,也能看到用心做研究的物理人一直在高端力量的带领下,创造并指引着方向。
1986年以来,著名学者朱自强、胡南琦、莫育俊等教授相继来到物理系,创立固体表面实验室和现代光学实验室,建立凝聚态物理、光学、光学工程等理工科硕士点,奠定了学院学科发展基础。
“我们追求的,是在传承发展中,让学生不出校门就能领略到世界级大师的风采和教诲。让每个在此生活学习的学生都能找到方向。”物理与电子学院党委书记方蒙说。
而为了这样的方向,物理与电子学院一直在创造着条件。除了引路人,这里还有实实在在的平台。
实验条件方面,拥有国家教育部特殊功能材料重点实验室、省光伏材料重点实验室、国家教育部光电信息材料与器件重点实验室培育基地、省高校重点学科光电信息材料与器件开放实验室、省高校电子实训实验教学示范中心、校信息光子技术重点实验室等。
而科研机构方面,有微系统物理研究所、光子学与光电子技术研究所、计算材料科学研究所、理论物理研究所、光生物物理研究所等。
创新 卓越计划式培养,让学生毕业即成“后备”工程师
2012年,作为本科招生专业之一,学院的通信工程专业被列为河南省卓越工程师培养计划改革试点专业。
这意味着,今年入学的通信工程专业的学生,将有机会获得这样的培训资格。
“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”),是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目。
它培养的,是一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类工程技术人才。
“就我们院而言,我们的培养计划采用校企联合培养模式,分为校内学习和企业学习两个培养阶段。”通信工程系主任陈立家介绍说。
校内学习阶段,学院根据通用标准和行业标准制定培养要求和培养模式;企业学习阶段,本科生累计有1年时间在企业学习和做毕业设计。
“重点是在授课方面,工程师、教师双师培养,社会需要啥,我们就培养啥,规避了学校教育与社会需求脱节的问题。”陈立家说。
“这里所说的工程师是指文凭工程师,是具有工程师基本能力、并有获得工程师执业资质或者工程师职称潜力的后备工程师。”方蒙补充道。
长期以来,学院同英特尔、IBM、谷歌有着成熟的合作,与部分国际、国内500 强和行业领军企业有校企共建实验室。
“有这样的培养途径,或许在不久的将来,我们手中拿的,就是印有河大标签的智能手机。”方蒙说。
目标 在这个平台上,实现学子的创造梦
“把这个系统装在电脑上,就能在桌面上出现键盘的投影,并能实现全尺寸键盘的所有功能,从而解放键盘的束缚。” 在河南大学电子测控与通信工程实训中心,物理与电子学院大二学生宋浩楠向记者展示着他们的实验项目。这个项目,宋浩楠取名基于激光投影的梦幻键盘。
在实训中心,学生的创作无处不见——获得我省挑战杯“特等奖”的基于无线网络的嵌入式激光条形码扫描系统,省挑战杯“一等奖”的人机交互智能助盲系统等。
2002年,为加强学生实践和创新能力的培养,学院组建这个实训中心,下设电子实训实验室、电子设计开放实验室等12个专业实训实验室。
3年来,物理与电子学院共计获得各类专业竞赛国家级奖5项,省级奖24项。
“如果你是在物理方面有想法、有创新思维的青年人,这里就是施展你才华的地盘。”创新实验室主任张镭如是说。
说到本科毕业生的去处,物理与电子学院有一个数据:50%考取或被保送到国内外高校继续攻读硕士和博士学位,另50%直接走向了机关、学校、企事业单位、科研机构等工作和管理岗位。
“全院126名教职工用心编织着无缝隙的教学网络,使每一个走出去的学子都能经得起‘摔打’。”院长张伟风说。
拥有物理学一级学科博士后流动站、物理博士点,物理学、光学工程和电子科学与技术3个一级学科硕士点,生物物理学和物理电子学等12个二级学科硕士点,物理学、测控技术与仪器、汽车电子控制技术、通信工程、电子科学与技术五个本科专业方向,对物理与电子学院,河南大学党委书记关爱和曾这样点评:“物理学科支撑着河大理工科的发展,是全校理工科进一步发展的基础。”
“在我们看来,河南大学就是一片沃土,物理与电子学院是这片土地上的一棵树,汲取着河大丰富的资源,不断向上、向上。”张伟风说。