段慧玲:徜徉在材料与力学美之中

26.05.2015  11:02

  原标题:段慧玲:徜徉在材料与力学美之中

费维扬院士为获得“中国青年女科学家奖”的段慧玲颁奖。

  段慧玲在工作室。

  她是国家杰出青年基金获得者,第十一届“中国青年女科学家奖”10名女科学家之一,在表面弹性力学理论、非均质材料的力学和物理性能预测、纳米尺度弹性理论、薄膜异质结构力学等方面取得了重要的科研成果,在国际上得到很好的评价和影响—— 

    2015年1月16日,第十一届“中国青年女科学家奖”颁奖典礼在北京举行。

  10位获奖者中,其中一位是内蒙古人,她就是从183名候选人中经37位院士组成的评审委员会评选出的段慧玲。

  全国有2000多万女科技工作者,她能获此殊荣,真是内蒙古人的骄傲啊!一定要写写她,近2个月,记者执着地寻找联系与等待。

  终于,期待已久的电话响了。“你是《内蒙古日报》的记者吗?我是段慧玲。”声音干脆利落,略带乡音。“我最近非常忙,不过家乡的记者采访,再忙也得接受……”

   喜欢挑战的生活

  1970年,段慧玲出生于内蒙古赤峰市巴林左旗白音敖包乡。大草原原生态的生长环境,造就了她坚强、豁达、正直、敢于担当的性格。

  “我小时候特别爱问为什么,对事情总是想追根求源”。高耸的楼房、运转的大型机器、翱翔的飞机,都让段慧玲迷恋。“做一名工程师,将来能够设计和建造这些建筑和机器”成为她童年的梦想。

  无论是在巴林左旗白音敖包中学还是在林东一中,段慧玲学习成绩一贯优秀。

  1987年因为高考时的阴差阳错,以两分之差与心目中的大学失之交臂,被调剂到大庆石油学院(现为东北石油大学)化工机械专业学习。

  毕业后段慧玲留校如愿做起设计机械部件工作,圆了儿时当工程师的梦。但她发现对很多设计规则、公式,只知其然,不知其所以然。“自己所受的教育、思维方式和工程设计的职业不能从本质上回答为什么的问题。我突然好想知道公式背后的秘密,我希望成为科学家”。喜欢挑战的段慧玲1995年又在母校读起了研究生,她要释放自己对事物追根求源的本性,无论前面的路多难走,她横下一条心要走到底。

  段慧玲所学的机械工程专业,很多设计都有规范,但规范怎么来的不知道。2001年,段慧玲31岁,儿子4岁。她抛开原本衣食无忧的舒适生活,毅然辞掉了驾轻就熟的稳定工作,来到北京大学力学与工程科学系攻读博士。

  这是段慧玲迄今为止最艰难、也是留下记忆最深刻的一段时光。开始她一点听不懂导师讲的专业知识,焦急到无法入睡,倔强不服输的她整日穿梭于教室和图书馆,恶补专业知识、阅读大量书籍、做更多的公式推导和计算。最辛苦的时候在办公室每天工作14小时。

  段慧玲在思考她研究的一个物理问题的数学解的时候,每天早晨、中午、晚上骑自行车在往返于办公室和家的路上都在想这个解的形式,甚至做梦都在演算公式,时常吃饭时满脑子的公式在眼前晃。1个多月后,终于在一个阳光很好的中午想通了,她快速冲进办公室记录下来。“非常漂亮的数学公式,有数学的优美和物理的对称性。这个物理问题的数学模型到目前为止,还是我最满意的研究工作之一。经过持续不断的努力,解决了一个科学难题后的喜悦和满足,是做梦都会笑醒的感觉。我想这可能是每个科学工作者热爱科学的原因之一。”段慧玲抑制不住内心的喜悦。

  这种创新意识、探索精神和强烈的求知欲望置入了段慧玲多年追求科学的生涯中。

  2005年,段慧玲博士毕业后,在英国Cardiff大学、德国Karlsruhe大学从事科学研究工作。2007年,她的博士论文获得全国百篇优秀博士论文,这是北大力学系培养的第一个获得全国百名优秀博士论文的研究生。

   发现科学之美

  2005年,全球首架全复合材料飞机起飞。它使用了蜂窝状的碳纤维层合板,这种复合结构要比目前普遍使用的铝、钢和钛的合金材料轻一半,强度和耐热性几乎相同。这令段慧玲着迷,她希望研究出更好的人工复合材料。

  段慧玲是研究材料和结构力学性能的,她这样介绍她的研究领域:在航空复合材料研究领域,科学家通常主要研究的是复合材料的强度和刚度。就是要在保证复合材料重量轻的情况下,保证其较大的强度和刚度,并防止出现裂纹。这些复合材料都是“三明治”结构的,就像自然界的蜂巢,实际上它中间的心是空的,这样重量才会轻。但是,这种结构一受力就会被压扁。为了避免这种情况的发生,我们就要进行设计,使其具有较大的刚度。因此,工程师通常会在复合材料中添加涂层。选用何种涂层材料、涂层厚度怎样确定、涂层会对材料特性带来哪些影响,这些都直接决定了材料的刚度和强度。

  段慧玲为此建立了一套具有界面效应的细观力学理论模型,来分析和解答这类问题。她在女科学家稀少的弹性力学和非均质材料力学这一基础领域取得了一系列创新成果。

  第十一届中国青年女科学家奖评审会给了段慧玲这样的评语:“段慧玲在表面弹性力学理论、非均质材料力学和物理性能的预测、纳米尺度弹性理论、薄膜异质结构力学等方面取得了重要成果,她发展了纳米尺度的表面弹性理论和复杂形貌表面应力理论,建立了预测具有多种界面效应的复合材料等效力学性能和热传导性能的细观力学框架,在国际上得到很好的评价和影响。”

   传递科学的魅力

  中国正在从“制造”转向“创造”,这样的变革需要众多优秀科学家的参与和贡献,段慧玲希望自己的研究能为“中国创造”提供一些动力,但她更想做的是让更多怀有梦想的年轻人能投身科学,一起为中国创造更加精彩的未来。

  段慧玲带的学生既有本科生,也有硕士生、博士生、博士后。她坚持老师必须完成其责任和义务,授业解惑。她认为老师要帮助学生成长,帮助他们设计怎样做学术,而不是让他们做导师的劳动力。她带本科生做科研有一套细致的程序:每周有组会,安排研究生与本科生配对合作,隔月要写报告汇报进展,对课题能否进展要及时给她反馈。

  段慧玲对学生的要求是基于对自己的严格要求,她总是做事为人以身作则,言出必行。她乐于帮助最有潜力的学生,也给兴趣、能力不在学术方面的学生空间和时间,让他们能够实现自己的梦想。在她心中学生都各有所长,哪怕是转行的学生她也相信在受过她的建模思维训练后能在其他行业做出成绩。

   培养了出色的儿子

  段慧玲培养了一个出色的儿子。

  谈起儿子,段慧玲总会流露出自豪和欣慰:“我没有很多时间陪他,但是一些关键性的比如怎么做人,怎么与人相处这些原则性的问题一定要反复点到,要让他做到。”她不会因为无暇管孩子而放纵孩子,也不会因为对科研的要求严格而成为“虎妈”,而是给孩子自由成长的空间,她默默扮演着麦田守望者的角色。

  段慧玲和儿子的交流是平等的,她认为在和孩子的沟通中进行启发式教育比单纯说教更重要。

  有一次,孩子在未来道路的选择方面与段慧玲探讨。儿子说他现在有两条路可选,第一条是他知道如何做,预期的结果都很清楚,第二条是中间的很多环节不清楚,也不知道会遇到什么困难,结果难预期,他应该选那一条路?段慧玲觉得这是一个很好的时机,边讲边和他画出两条路线,第一条是大多数选的路,挑战性不大,结果不一定是最好的;第二条是少数人选的路,参考路标少,可能要自己披荆斩棘才能找到前进的方向,但是,只要坚定信念,勤奋努力,结果肯定非常好,也会给后面的人树立路标。儿子思考后选择了第二条路。

  2014年9月,这位从小挂着姓名卡、继承段慧玲自立自强性格的孩子,被美国加州大学伯克利分校录取,攻读物理专业。同自己的母亲一样,他也将科学视为自己人生的最大追求。  (记者 杨丽萍)

   段慧玲语录

  生命的精彩在于探索未知,生命的快乐在于解决困难。正因为我们不断遇到困难也不断解决困难,精彩的未来才会在勇气和探索中慢慢浮现。

  静下心来做研究也是一种习惯,我不觉得有多么辛苦,我觉得我从中得到了快乐。

  我不喜欢没有挑战的工作和生活,就是说,如果现在能看到退休时是什么样子,那样活着就没有意义了。

   段慧玲

  段慧玲1970年出生于内蒙古赤峰市巴林左旗白音敖包乡。现任北京大学力学与工程科学系主任、兼固体力学学科点主任,北京大学“高能量密度物理数值模拟”教育部重点实验室副主任。教育部“长江学者”特聘教授,国家杰出青年基金获得者。在表面弹性力学理论、非均质材料的力学和物理性能预测、纳米尺度弹性理论、薄膜异质结构力学等方面取得了重要科研成果。在国内外学术杂志上发表学术论文100余篇,获得中国青年女科学家奖、美国机械工程师学会(ASME)The Sia Nemat—Nasser奖、全国百篇优秀博士论文、中国力学学会青年科技奖、茅以升北京青年科技奖、德国洪堡学者基金、英国皇家学会博士后基金等多项奖励。

[责任编辑 哈丽琴 ]