熊健 為航天器“減負(fù)”，為國(guó)家育英才

近日，黑龍江省青年科技工作者協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所熊健教授帶領(lǐng)下課題組在復(fù)合材料空間點(diǎn)陣方面取得重要進(jìn)展，針對(duì)當(dāng)前航天大尺寸空間結(jié)構(gòu)輕質(zhì)量、高性能需求，提出了一種模塊組裝復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，為當(dāng)前大尺寸空間結(jié)構(gòu)構(gòu)造提供了新的設(shè)計(jì)思路，相關(guān)成果在固體力學(xué)頂級(jí)期刊上發(fā)表。

熊健介紹，隨著航天深空探測(cè)任務(wù)的開展，大尺寸空間結(jié)構(gòu)的需求不斷增加，例如，空間望遠(yuǎn)鏡反射鏡、太陽能電池陣列、月球駐人基地。在軌3D打印復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)大尺寸高性能輕質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的有效途徑。但由于復(fù)合材料獨(dú)特的材料組合特性，尤其是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，采用3D打印制造復(fù)雜空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量差，且受制于制造設(shè)備，開發(fā)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)尺寸有限，難以滿足當(dāng)前航天大型空間結(jié)構(gòu)的尺寸需求。

于是，基于離散嵌鎖組裝思想，熊健帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立了模塊組裝復(fù)合材料空間點(diǎn)陣的設(shè)計(jì)理論，采用熔絲制造技術(shù)制備離散嵌片，通過組裝形成復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，開展了點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的典型壓縮力學(xué)性能研究，論證了模塊組裝大尺寸復(fù)合材料空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的可行性。

“80后”熊健于27歲通過預(yù)留師資提前留校，28歲博士畢業(yè)，29歲通過學(xué)校青年拔尖計(jì)劃選聘為副教授，31歲通過學(xué)校青年拔尖計(jì)劃選聘為正教授，33歲成為博士生導(dǎo)師。在采訪中，他飽含深情地說：“我從洞庭湖畔走來，松花江水養(yǎng)育了我23年，在這么多年里，正是因?yàn)楣ご蠼o了我很大的支持，使我相較于其他高校同齡人具有了更高的平臺(tái)，從而在我34歲時(shí)入選了國(guó)家級(jí)人才計(jì)劃。這片肥沃的黑土地讓我成長(zhǎng)，給了我機(jī)會(huì)，放飛了我的夢(mèng)想。”

將個(gè)人理想融入國(guó)家發(fā)展

1984年5月，熊健出生在湖南常德。2002年，他考入哈爾濱工程大學(xué)，攻讀工程力學(xué)專業(yè)。之所以選擇工程力學(xué)，主要是因?yàn)樗臄?shù)學(xué)功底好，從小到大數(shù)學(xué)成績(jī)一直名列前茅。他微笑著說：“力學(xué)和數(shù)學(xué)的關(guān)系很密切，不完全是數(shù)學(xué)理論，而且貼近工程，貼近航空航天，我非常喜歡。”

至今，熊健仍然記得那一年的夏天，他在父母的陪同下坐上了開往哈爾濱的列車，“我們坐了將近兩天的火車才到達(dá)哈爾濱，那是我第一次走出湖南，真正體會(huì)到原來中國(guó)這么大，兩座城市相距這么遠(yuǎn)。都說好男兒志在四方，我對(duì)未來充滿信心”。

在大學(xué)里，熊健的目標(biāo)很明確，那就是努力學(xué)習(xí)，考研、考博。“我小時(shí)候有過很多夢(mèng)想，但是最持久的夢(mèng)想就是想當(dāng)一名老師。”又因?yàn)楦改付冀?jīng)商，他對(duì)工商管理學(xué)也感興趣，于是大二開始輔修哈爾濱工程大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院工商管理專業(yè)。“現(xiàn)在回憶起來，我那時(shí)候還是蠻辛苦的，兩個(gè)專業(yè)的課程排得滿滿的，每周只有周日下午能休息半天。但是，當(dāng)時(shí)的我并不覺得累，反而感覺很充實(shí)。”他說。

本科畢業(yè)后，熊健考上了哈爾濱工業(yè)大學(xué)（簡(jiǎn)稱“哈工大”）的碩士研究生，還是選擇工程力學(xué)，初試成績(jī)?cè)诠こ塘W(xué)系并列第一，復(fù)試筆試滿分。他坦言：“我主要是受到哈工大航天學(xué)院杜善義院士的影響，我在網(wǎng)上看過他的簡(jiǎn)歷，他是工程力學(xué)專業(yè)的，研究復(fù)合材料。材料和力學(xué)交叉，正好是航天方向，所以我當(dāng)時(shí)毫不猶豫地報(bào)考了哈工大航天學(xué)院工程力學(xué)專業(yè)，也就是航天學(xué)院復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所。”

熊健介紹，人類已經(jīng)進(jìn)入空天時(shí)代，航天器對(duì)輕量化提出了極高的要求，輕質(zhì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)是未來航天結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要方向。我國(guó)航天事業(yè)奠基人錢學(xué)森院士曾在《星際航行概論》一書中寫道，“航天器每一個(gè)零件減少1克重量都是貢獻(xiàn)”。杜善義院士在20世紀(jì)80年代首次接觸到重量輕且強(qiáng)度高的碳纖維復(fù)合材料，便敏銳地意識(shí)到其在未來的中國(guó)必定大有用武之地，于是毅然決然地投身于復(fù)合材料團(tuán)隊(duì)的建設(shè)與人才培養(yǎng)之中。

當(dāng)熊健問及80多歲的導(dǎo)師今后有何規(guī)劃時(shí)，杜善義院士回答他：“為黨、為國(guó)多做一些事情。”在杜院士的引領(lǐng)下，熊健不僅在專業(yè)領(lǐng)域深入耕耘，更堅(jiān)定了將個(gè)人理想融入國(guó)家發(fā)展大局的信念，致力于先進(jìn)輕質(zhì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論及力學(xué)機(jī)制研究，實(shí)現(xiàn)航天飛行器結(jié)構(gòu)輕量化和多功能化。

不斷突破，打開新局面

為了實(shí)現(xiàn)航天飛行器減輕重量、增加有效載荷的目的，發(fā)展先進(jìn)輕質(zhì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化和多功能化是迫切需要解決的科學(xué)問題。熊健正是在這個(gè)研究背景下，面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，勇于挑戰(zhàn)，在近20年里一直從事超輕復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備、力學(xué)性能表征與評(píng)價(jià)的系統(tǒng)性研究工作。

之所以選擇碩博連讀，熊健坦陳，主要是受導(dǎo)師吳林志教授的影響。他至今都記得第一次見吳教授的場(chǎng)景，為人樸實(shí)低調(diào)，典型的學(xué)者風(fēng)范，讓他肅然起敬。“每個(gè)人都注定要離開這個(gè)世界，而我們唯一能做的，就是努力為后人留下一些可以永存的東西。”這是熊健不斷進(jìn)行科研攻關(guān)、探索實(shí)現(xiàn)人生抱負(fù)的心聲。

2007年，熊健碩士入學(xué)一年后，國(guó)際上首次報(bào)道了碳纖維點(diǎn)陣相關(guān)工作，他仔細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)對(duì)方的設(shè)計(jì)其實(shí)是存在缺陷的，此時(shí)在他的心中便埋下了一份“超越”的信心。

功夫不負(fù)苦心人。一次偶然的念頭，熊健想到了更好的設(shè)計(jì)方案，并且成功地建立了較為完整的力學(xué)理論。經(jīng)過課題組的團(tuán)結(jié)協(xié)作，目前已經(jīng)形成自身特色，成為國(guó)際上少數(shù)幾家單位可以獨(dú)立開展碳纖維復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制備及力學(xué)性能表征工作的單位。

多年來，熊健帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)取得了豐碩的科研成果。他以第一作者或通訊作者在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、固體力學(xué)等領(lǐng)域重要期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文90余篇，受到美、英、加、日、韓、澳等國(guó)的院士、知名學(xué)者以及諸多知名企業(yè)的廣泛引用和正面評(píng)價(jià)。其學(xué)術(shù)成果被大段編寫入俄羅斯工程院、歐洲科學(xué)與藝術(shù)學(xué)院院士主編的學(xué)術(shù)書籍，產(chǎn)生了重要影響。他所提出的輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與理論為很多工程應(yīng)用提供了參考依據(jù)，已授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利30多項(xiàng)，出版學(xué)術(shù)專著一部。很多航天院所都慕名而來，期望與之開展合作以及應(yīng)用研究。

走在科研的征途上，熊健很少抱怨，每次遇到困難就想辦法克服和解決，他總是展現(xiàn)出陽光積極的一面，并且堅(jiān)信自己能做到。他說曾經(jīng)遇到的最大困難就是在基礎(chǔ)理論上怎么去突破，“這些年，我只是在一些很小的點(diǎn)開展了研究，沒有形成系統(tǒng)研究的體系，最近受到學(xué)術(shù)帶頭人韓杰才院士的點(diǎn)撥，讓我意識(shí)到科研方向要打開局面，科研思維和格局亟待打開，這是我感覺最困難的。其實(shí)，人們很容易陷入慣性思維，換一個(gè)角度，效果可能會(huì)更好，既從宏觀架構(gòu)，又從微觀審視，這是我不斷在思考的”。

熊健進(jìn)一步解釋，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輕量化，目前理論體系還是傳統(tǒng)的力學(xué)思維，從材料角度減重，從結(jié)構(gòu)形式上減重。怎么從新的角度，譬如在結(jié)構(gòu)輕量化同時(shí)，考慮功能性，具有實(shí)際工程價(jià)值，從基本原理上揭示結(jié)構(gòu)調(diào)控和構(gòu)效關(guān)系，他一直在思考這個(gè)問題。

“遇到科研想法匱乏的時(shí)候，我會(huì)去參加一些國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)會(huì)議，我一直認(rèn)為國(guó)際合作很重要，我自身也是受益者，學(xué)科交叉、思維交叉是學(xué)術(shù)交流的特點(diǎn)，遇到困難，交流是最好的克服困難的方法。”熊健說。

熊健讀研究生時(shí)的實(shí)驗(yàn)室和如今的辦公室，都在復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所，多年來，他一直是平均每天待在研究所實(shí)驗(yàn)室里時(shí)間最長(zhǎng)的人。他說：“晚上經(jīng)常碰到門衛(wèi)大爺巡樓，然后我才想起來該回家了。我很享受一個(gè)人離開樓層時(shí)關(guān)燈的感覺，很享受在哈爾濱的冬夜，皚皚白雪上留下我獨(dú)自腳印的咯吱聲。”

熊健始終堅(jiān)信天道酬勤，“我現(xiàn)在對(duì)學(xué)生也會(huì)高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，必須把創(chuàng)新點(diǎn)研究透，論據(jù)要充分，邏輯要嚴(yán)密，寫的論文首先要打動(dòng)自己，再去投稿。2024年，我們團(tuán)隊(duì)在固體力學(xué)頂級(jí)期刊JMPS上發(fā)表了3篇文章，每一篇都不容易，付出了大量心血”。

“產(chǎn)學(xué)研用的市場(chǎng)潛力巨大”

熊健曾榮獲部級(jí)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、黑龍江省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、黑龍江省青年科技獎(jiǎng)、黑龍江省自然科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)各一項(xiàng)，主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上基金、國(guó)際（地區(qū)）合作項(xiàng)目、青年基金和應(yīng)急項(xiàng)目、教育部博士點(diǎn)基金和產(chǎn)學(xué)研合作等10余項(xiàng)課題，參與國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目?jī)身?xiàng)。

在這么多獎(jiǎng)項(xiàng)中，熊健坦言，最重要的獎(jiǎng)項(xiàng)就是獲批哈工大青年科學(xué)家工作室，給了他兩個(gè)助手的名額，讓他盡早走上獨(dú)立帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)的道路。“獨(dú)立帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，需要考慮想很多事情，比如科研方向規(guī)劃、團(tuán)隊(duì)人才的培養(yǎng)等，這對(duì)我的鍛煉是很大的。后續(xù)我們又加入了黑龍江頭雁團(tuán)隊(duì)，獲得了多方面的支持，讓我們打下很好的科研基礎(chǔ)。目前，我?guī)ьI(lǐng)20多人的團(tuán)隊(duì)，為系統(tǒng)深入研究更難的問題，提供了很好的基礎(chǔ)條件。這幾年，我們的成果水平越來越高，越來越多，也是與團(tuán)隊(duì)建設(shè)的成效是分不開的。青年科學(xué)家工作室和黑龍江頭雁團(tuán)隊(duì)連續(xù)多年的支持，給了我穩(wěn)定的資助環(huán)境。”

有了這些經(jīng)驗(yàn)，熊健呼吁國(guó)家能多給一些青年科研人員長(zhǎng)周期的支持，把他們從每年找經(jīng)費(fèi)的狀態(tài)中解放出來。他說：“青年科研人員通過寫本子、做PPT、答辯等方式找資助，的確花費(fèi)很多精力，尤其對(duì)于那些想干事又能干成事的，通過合理方式選出來苗子，讓他們把更多的精力留在實(shí)驗(yàn)室，我想科研一定會(huì)取得更多的成果。”

“我們過去想的是如何在實(shí)驗(yàn)室坐得住，現(xiàn)在想的是如何讓自己的科研成果走出去。”熊健告訴記者，近年來他多次奔走在政府部門、學(xué)會(huì)和企業(yè)中，與專家一起面對(duì)面討論。他曾多次在國(guó)內(nèi)論壇和講座中明確提出“促進(jìn)政產(chǎn)學(xué)研用、融入雙創(chuàng)建設(shè)”，并著手與政府及國(guó)有企業(yè)開展合作。

在一次座談會(huì)上，熊健誠摯表示“黑龍江能夠在航空航天產(chǎn)業(yè)有所作為”，他還為留住人才扎根龍江創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提出了多項(xiàng)意見。著眼于未來，他說，要讓科研成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，從而促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)增磚添瓦。

辦公室的燈光照亮學(xué)生前行的路

從2006年至今，熊健已經(jīng)在哈工大航天學(xué)院復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所學(xué)習(xí)和工作了18年，親眼見證了研究所科研團(tuán)隊(duì)的壯大與輝煌，以及中國(guó)式科研團(tuán)隊(duì)成長(zhǎng)的歷程。在他的心中，復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所的歷史就是一部科研團(tuán)隊(duì)的奮斗史。研究所長(zhǎng)期堅(jiān)持立足航天，建立了具有國(guó)際先進(jìn)水平的研究平臺(tái)，同時(shí)與國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)建立了良好的合作與交流機(jī)制，形成了“以人為本、理工結(jié)合、學(xué)科交叉”的特色和優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)在，熊健每天早上仍然是七點(diǎn)半之前就到達(dá)辦公室，每天都工作12個(gè)小時(shí)左右，科研和育才，他均是百分百投入。他說：“一個(gè)老師指導(dǎo)學(xué)生最好的方式，就是夜晚辦公室里亮著的燈光。”這么多年，他就是這樣默默地用實(shí)際行動(dòng)影響著他的學(xué)生們，而勤奮也是他評(píng)價(jià)學(xué)生最重要的一項(xiàng)內(nèi)容。

當(dāng)記者問起他的學(xué)生，熊健是一位怎樣的老師，學(xué)生們說得最多的就是“言傳身教、潤(rùn)物無聲”，他是學(xué)生們心中的“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”，而他也做到了把學(xué)生當(dāng)成自己的孩子來培養(yǎng)、來要求。

談到對(duì)青年學(xué)子的建議，熊健說：“青年一定要有遠(yuǎn)大理想，朝著目標(biāo)去奮斗，不斷學(xué)習(xí)，相信自己，一步一個(gè)腳印走好每一段路，對(duì)自己負(fù)責(zé)。如果走學(xué)術(shù)這條路，就要多交流，了解國(guó)際前沿的學(xué)術(shù)思想，不斷攀登科研高峰，那種來自內(nèi)心的愉悅是最為長(zhǎng)久的，最為快樂的。”

自2020年任黑龍江省青年科技工作者協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)以來，熊健和青年科技工作者們聚焦“國(guó)之大者”，積極投身中國(guó)式現(xiàn)代化建設(shè)，在助推龍江數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、促進(jìn)國(guó)際科技交流合作、助力脫貧攻堅(jiān)、加大科普教育等方面做了大量的工作。站在2025年的起點(diǎn)，熊健表示，黑龍江省青科協(xié)將繼續(xù)深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于青年工作的重要思想和關(guān)于科技創(chuàng)新的重要論述，以更加飽滿的熱情、更加務(wù)實(shí)的作風(fēng)，團(tuán)結(jié)帶領(lǐng)廣大青年科技工作者，不斷開拓創(chuàng)新，為推動(dòng)黑龍江省科技事業(yè)的發(fā)展、奮力譜寫中國(guó)式現(xiàn)代化黑龍江新篇章貢獻(xiàn)力量。

前不久，在2024“強(qiáng)國(guó)青年科學(xué)家”引領(lǐng)計(jì)劃分享會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，熊健動(dòng)情地說：“我將在推動(dòng)新時(shí)代東北全面振興和建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的進(jìn)程中，踏踏實(shí)實(shí)做好本職工作，以科技報(bào)國(guó)的實(shí)際行動(dòng)踐行初心與使命，努力成為哈工大新一代的‘八百壯士’。”

展望未來，熊健表示：“我們會(huì)加倍努力，直面航天發(fā)展歷程中的各種挑戰(zhàn)，自覺肩負(fù)新時(shí)代賦予我們青年一輩的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，將我們對(duì)祖國(guó)航天那種濃烈的愛表白在培養(yǎng)社會(huì)主義建設(shè)者和接班人的三尺講臺(tái)，表白在創(chuàng)造重大科研成果的實(shí)驗(yàn)室，表白在建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的歷史征程中。”

責(zé)任編輯 趙漢琪