汤玉斐教授（左二）与学生在一起

 近日，中国国际大学生创新大赛2024全国总决赛在上海交通大学举行。我校以全国金奖2项、银奖6项创开赛以来我校最好成绩，获奖位列全省高校第五，省属高校第一。其中由我校材料学院汤玉斐教授指导，材料学院博士研究生郑婉星作为负责人完成的“新型铝合金电缆屏蔽带防腐导电一体化解决策略需求”项目获产业命题赛道金奖，为我校在该赛道获得的首金，实现该赛道新突破。

聚焦产业需求开展技术攻关

此次大赛特别设置的产业命题赛道面向产业代表性企业、行业龙头企业、专精特新企业等征集命题，由2000多家企业提出了4500多个命题，供参赛团队揭榜答题。参赛团队针对命题，联系企业对接需求，解决企业面临问题。

郑婉星所参与的揭榜答题项目源自武汉的一家电力企业，该项目聚焦于应对电缆服役环境中金属屏蔽带频繁遭遇的腐蚀挑战。该企业对新型金属屏蔽带提出四个核心要求，旨在全面提升其在复杂应用场景下的性能表现：首先，金属屏蔽带能够在弱酸、盐水、潮湿及微生物等特殊环境中保持稳定，有效抵御腐蚀侵蚀。其次，针对金属屏蔽带导电与耐蚀性往往难以兼顾的问题，新型金属屏蔽带须实现导电性能与耐蚀性的平衡，其导电率须高于57.5%IACS（20℃），确保满足电缆接地需求和短路时的热稳定性要求，从而确保电力传输的安全与高效。再者，该屏蔽带须具备良好的柔韧性和适应性，其抗拉强度须达到160MPa以上，伸长率超过15%，以满足电缆在大规模绕包、敷设时弯曲半径、运行时热胀冷缩的要求，确保电缆结构的完整性和稳定性。同时，考虑到成本效益，新材料的生产成本须在保证生产运行要求的前提下，相比原有铜材降低50%以上，为电力行业带来更为经济、可持续的解决方案。

电力电缆广泛应用于我们生产生活的方方面面，其中绕包的金属屏蔽层是保障电力安全运输的关键部位，但目前屏蔽层大多使用铜金属屏蔽，腐蚀严重，寿命有限，难以满足我国电缆复杂的敷设和服役条件。

当前，为了维护国家铜资源安全，我国正在大力推进“以铝节铜”战略。在这个背景下，汤玉斐教授带领科研团队历经8年技术攻关，研发在铝合金带材表面原位定向成膜技术，在耐腐蚀的同时还可以获得很高的导电性，为电缆的金属屏蔽层的综合性提升奠定了重要基础。“原位定向成膜技术是研发过程中最难去实现的，因为我们要去解决屏蔽带的耐蚀和导电性互斥的关系，这对于金属来说本身难度就很大。”郑婉星告诉记者，“我们发现在铝合金带材的表面生成一层致密的纳米膜，或许可以解决这个问题。但在研发过程中我们发现，仅生成一层纳米膜，只能提高其耐蚀性，而对于屏蔽带本身要求的导电性，还是没有办法满足，所以我们又通过控制纳米膜层的微观结构去实现它的导电。”

团队受拉链结构的启发，通过超声高能作用和纳米膜层的结构设计，在铝合金屏蔽带搭接处实现了纳米拉链结构，解决了屏蔽带连接质量不高的问题，打通铝合金带大规模产业化的最后一公里。新研发的纳米膜复合铝合金屏蔽带，绿色环保安全性能高，且密度低，成本低，一公里铝合金用量仅需原来铜屏蔽带用量的1/3，具有广阔前景。据估算，纳米膜复合铝合金屏蔽带与铜屏蔽带相比，能节约60%以上成本。在中低压电缆毛利润只有5%以下的现状中，给电缆生产厂家争取到一定的利润空间。

企业出题，高校团队作答。目前汤玉斐教授团队已经与国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司、温州安能科技有限公司等企业达成了初步合作协议，在中试后建立生产线并开始投产。“下一步我们会在现有技术的基础上，进一步提高它的抗氧化性和导电性。我们希望未来可以除了在金属屏蔽层外，在电缆表面的铠装、铜丝屏蔽带以及相关铝制品的表面都可以进行该涂层的制备，来提高它的综合性能，也希望能够在海缆等战略性新领域有优异表现。”

推动产教融合协同育人发展

“未来，等生产线逐渐成熟后，我打算把‘迷你版’的生产线‘搬’进学校实验室，为我们博硕士研究生提供最贴近产业的实验设备，也可以为本科生毕业设计及实习实训带来帮助，实现产教融合。”汤玉斐介绍说。

如何将高校创新教育与破解产业实际问题紧密结合？4年前，时任材料学院副院长的汤玉斐就一直在思考这个问题：“如何用学术创新破解产业难题？同时能够提高研究生学术创新能力？”汤玉斐认为，提升研究生学术能力，关键要在提升研究生创新能力方面下足力气，要持续加强与企业联合培养力度，才能培养出更多能够适应社会发展的优秀人才。

他是这样说的，也是这样做的。作为第一导师，汤玉斐教授已指导7届研究生。由课题组研究生组成的玄甲新材硕博党支部，以研究生创新能力提升与成长成才需求为导向，学生党员作为主体深入企业进行沟通对接，参与技术难题研发，成为连接校企之间、导师与企业技术人员之间、研究课题与生产实际难题之间的有效桥梁，形成了具有“玄甲”特色的党支部文化，该支部于2024年获评第四批全国党建工作样板支部，党支部书记梁倩同年也入选第三批全国百名研究生党员标兵。汤玉斐教授指导的学生不仅能够为企业解决技术难题，还能够发现技术难题背后的科学问题，发表高水平论文并申请知识产权的保护。近三年他指导研究生发表高水平论文40余篇，申请发明专利20余件，指导的研究生连续三年获得陕西省研究生创新成果展奖励（一等奖2项，二等奖2项）。

其中，在今年5月，由汤玉斐教授指导，郑婉星作为论文第一作者撰写的“ResonanceofKNbO3nanofibersisef?fectivelystimulatedbyultrasoundwithlowfrequencyandlowpowertoenhancepiezocatalyticactivity.”发表在英国皇家化学会期刊《JournalofMaterialsChemis?tryA》上，团队也是在解决环境防护领域高能耗的难题时，发现并引入共振增幅原理开展研究，为在低频超声激活压电催化实现高效降解提供了新的途径，在节水水处理中具有实际意义。

创新课堂形式玩转“花样”课堂

指导博硕士研究生，汤玉斐致力于培养他们的学术创新能力和破解产业难题的能力；教授本科生，他同样注重培养学生的独立思考能力，助力他们塑造正确的价值观与人生观。

课堂是师生之间互动交流最直接、最频繁的主阵地之一，面对个性鲜明、特点多样的大学生，如何在课堂上吸引他们的注意力、提升他们的课堂参与度，成了汤玉斐最关心的问题。

上学期，他主讲的专业选修课《陶瓷材料学》结课时，汤老师以陶瓷喻人，紧密结合课堂知识为全班每一名学生送上了一份专属礼物——他亲手写下的“陶瓷语”。“李湃同学如同耐磨陶瓷一般，具有坚固的内心和抗挫折的意志力，在面对困难时保持积极态度和奋斗精神；望张莹亮同学如同装甲陶瓷一般，拥有坚不可摧的意志，克服一切困难，追求自己的目标。”

汤玉斐告诉记者，这门课程在授课过程中有一个很重要的环节，就是请每名学生针对一个实际应用场景中最常见的陶瓷，来讲述他们对这个材料的理解，包括材料的来源、未来的发展、存在的瓶颈和解决方案等。讲述过程中，学生对上述内容有了深刻理解，汤玉斐受此启发想到了“陶瓷语”，用具有学科特色的方式，祝愿学生用陶瓷对应的优秀性能，在未来的生活工作中培养更多的优秀品质。“我们理工科的学生更需要人文素养的关怀和培养，陶瓷材料中有相当一部分的内容是跟中国传统文化相关的。”课堂上，除了鉴赏陶瓷的制备工艺，汤玉斐还曾请每位学生用陶瓷茶盏品了一杯茶，在品茶过程中，一边引导学生鉴赏我国有名的传统陶瓷，一边体会陶瓷材料在生活中的重要运用，让学生在实际应用中感受材料学的魅力。

结课礼物除了手写的“陶瓷语”，汤老师还为每位学生送出了一盏陶瓷茶盏。“陶瓷茶盏不仅代表着这门课程的重要组成部分，即传统陶瓷的最终形态，更重要的是，让学生通过茶盏感受中国优秀传统文化。当然，也希望大家喝一杯茶之后，对我们的课程、我们专业有更充足的信心。”汤玉斐笑着解释道。

手写“陶瓷语”、课上饮茶、结课送出茶盏……这些只是汤玉斐探索课堂教学更加精彩、更具吸引力的努力尝试。每次课前，他都精心准备丰富的工程案例，并设计多样的讨论议题，逐步引导学生积极融入课堂。在这样的教学理念下，他将课堂划分为五个部分：四分之一的时间讲基础，引发思考；四分之一的时间讲案例，掌握技能；四分之一的时间开展讨论式教学，学生为主导，教学相长；八分之一的时间走进企业、下到实验室，对比思考；八分之一的时间作总结，开展反思。

在这样的学习氛围中，学生们之间纷纷相传，汤老师的课堂“花样”多，也有学生在期末评教时留言：“汤老师这门课让我学到了真本领，这是我上大学以来第一次不以考试为目的去上的课。”