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探索电磁之美 坚守赤子情怀

来源:  发布时间:2022-06-27

——记南京航空航天大学电子信息工程学院副教授王毅

李明丽

 

 

在人类现代社会科技的发展进程中,电磁学的诞生与应用是现代文明的重要支柱之一。被称为21世纪三大支柱产业之一的信息科学,其主要理论基础之一即是电磁学。随着应用需求的不断提升,当代电磁学的研究仍在不断开拓新的疆域。其中,新型电磁材料特别是电磁超材料的设计与推广应用是近20年来研究人员关注的重点。

“电磁超材料技术是近百年来电磁学理论与应用研究前沿技术的综合,是一种同时具备技术前瞻性和应用潜在性的技术。”南京航空航天大学电子信息工程学院副教授王毅说。电磁学探讨电性与磁性的交互关系,自18世纪诞生以来,就吸引了广大科学家的强烈关注。历经一个多世纪的发展,这一学科的研究成果已在人类社会中普遍应用起来。这一领域前沿的电磁超材料技术,更是在军事以及民用领域展现了广阔的应用前景,具有极大的探索空间。

作为一名青年科研学者,王毅对新型电磁超材料领域一直有着浓厚的科研兴趣,尤其对智能防护型电磁超材料展现出极大的研究热情。近年来,他一心扎根于新型电磁超材料设计理论与推广应用等方面的研究工作,同时在电磁场与微波技术方向坚持进行着扎实的基础教学工作,在科研和教学领域都积累了丰富的经验。“坚持加强创新,要用我们的研究成果,真正为产业和国家发展解决实际问题。”王毅对于电磁学研究的热情,始终坚定与炽热。

 

顺其自然与电磁学结缘

 

探究数理的奥秘,对王毅有着极大的吸引力。从小,他就在数学领域展现出极大的天赋,并通过参加多次数学培训和竞赛不断提升对基础科学的兴趣。2002年从外国语学校高中毕业时,在大多数同学选择出国深造语言学的风气下,得益于对基础科学的热情,王毅却毅然选报了南京航空航天大学电子信息工程学院信息工程专业,开始了自己的科研启蒙之旅。

大学4年的学习、研究,让王毅对自己所学的专业有了更加深入的认识。本科毕业前,他始终感觉自己所积累的知识还不够,心里一直都有继续深造的想法。因为在本科阶段优异的学习成绩,王毅顺利得到了继续在本校硕博连读的机会,并由此展开了深入电子科学专业科研领域的另一段全新的人生征程。

20069月—20125月,王毅扎根于南京航空航天大学通信与信息系统专业,师从曹群生教授进行研究学习。当时,得益于国家紧缺专业政策的支持,学校开始在电磁场与微波方向引进国外教授,进行专业建设。正是在这一阶段,王毅机缘巧合进入了电磁场与微波技术这一研究领域。此时,恰逢王毅的导师从海外归国,带回了许多先进的科学思想与科研成果。正是在导师的悉心指导下,王毅对这一研究领域的行业现状、科研前景、科研方法和国家需求进行了深入的了解,并坚定了在这一领域继续开拓创新、奉献科研的信念。

 

科研立足祖国所需

 

人不能只安于当下的现实,还需要探索未来更多的可能性。如何立足于国情以及社会所需,发展团队独有的技术特色?王毅始终保持着对领域技术的探索。身为一名青年科研工作者,他认为自己有责任为相关领域科研技术的发展贡献一份力量。从事科研以来,他在领域研究中积累开拓,孜孜不倦,在电磁智能计算与应用研究课题组的支撑下,不断挖掘团队的科研优势,开始了一系列创新性科研探索。

我国位于世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间,地震活动具有频度高、强度大等特点。一直以来,震区电磁环境、电磁异常现象与地震预测活动之间,都具有十分密切的联系。因此,从电磁学角度出发,采用时域电磁方法研究极低频、特低频频段地震期间的震区电磁环境和电磁异常现象对地震的观测和预测活动具有重要意义。

在从事科研工作早期,王毅在国家自然科学基金项目的支持下,主要关注采用时域数值方法中的时域有限差分方法对地球电磁环境进行系统建模,并求解电磁波在其中的传播现象,尤其是对地震环境下各个不同区域的电磁环境进行仿真研究。这段时期他的主要研究内容涉及地球电磁建模、低频/特低频电磁波的应用、时域电磁计算方法等方面。通过仿真预测,王毅初步对地震期间的典型电磁观测现象进行了解释,并提出和总结了地震期间可能出现的极低频、特低频电磁现象,这些成果都对地震电磁学的研究发展提供了有力支撑。

科研需要立足祖国的需求。近年来,我国航空航天领域的快速发展对电磁技术的需求不断提升,王毅的科研关注点引向了电磁超材料技术这一研究领域。“电磁超材料是采用自然界中已存在的各种常规材料,通过电磁理论指导和工程设计来实现自然界中不存在的功能,从而对自由空间中传播的各类电磁波进行调控。”王毅介绍说。现如今,科学家对于电磁超材料的研究已经从理论预测、功能样件设计发展到了实际应用推广的阶段,能够解决国家重要领域应用中存在的大量实际问题,直接关系到我国的核心科技发展。在多年探索中,王毅针对电磁超材料在航空航天的智能通信与电磁防护应用中开展了一系列创新性研究。

在新一代无线通信与电磁防护技术中,电磁超材料所具有的电磁调控功能是实现传统理论瓶颈突破的关键技术之一,也因此是王毅团队一直重点关注的研究内容。在之前的研究经验基础上,王毅团队通过一系列科研探索,提出了研究基于人工电磁超材料技术的多功能空间电磁波调控技术,通过设计高性能空间滤波器、新机理吸波器、多极化辐射/散射器、多功能智能来波调控器等多种新型空间电磁波调控技术,在航空航天领域有着广阔的研究前景。

 

静下心来做科研

 

科研成果并非一蹴而就,几乎每一个创新成果背后都会经历一段探索、攻坚的时光。在这一过程中,科学家们需要通过不断锤炼,将科研知识慢慢积累、扎根。事实上,从电磁仿真计算到电磁超材料的研究,王毅也度过了一段艰难的转型期。在这段时光中,面对重重困难,他选择潜心研究、甘坐“冷板凳”,做一些自己真正感兴趣的原创性研究工作,最终顺利完成了转型。“对于青年科研学者,对于科研,我们要始终抱有乐观的态度,怀有坚定的科研信念,坚持努力下来,就一定会有所收获。”王毅说。

科研成果的背后,少不了团队的力量。现如今,王毅所在的电磁智能计算与应用课题组,已具有20多人的规模。近年来,团队将科研工作的重点放在电磁防护、电磁波调控、多功能智能天线罩研究领域,而这3个领域均是基于电磁超材料技术的实用化推广发展。值得一提的是,王毅团队针对透明电磁防护材料的相关研究,已经实现了对特定波段的电磁波多功能防护,相关成果在移动通信领域具有较大的应用前景。目前已经有公司对其进行技术考察,并准备将其应用到电网的电磁信号选择性屏蔽上,成果转化工作正在稳步进行中。

为师为研,兢兢业业。一直以来,王毅始终认为,科研与教学应相辅相成,基本的科学理论永远不会过时,也是进行一切研究活动的基础。从本科阶段开始,王毅就十分注重对学生科研素养的培养,让他们在专业基础之上,养成对于科研的深刻认识,以此为基础开展研究活动。而王毅也十分热衷于帮助自己的学生解决一切困扰他们的科研问题。目前,从王毅所在的课题组毕业的学生加起来已有数十人,大部分毕业生都选择进入研究所或者科研企业继续从事相关技术工作,为祖国贡献自己的力量。

不负人生韶华,科研只争朝夕。新的时代赋予了青年科研工作者新的使命,一直以来,王毅始终未曾忘记自己所肩负的责任。在他看来,学校、科研院所和企业承担着不同的研究使命,对于扎根学校的科研工作者来说,关注点应该是真正的科学问题,以解决科学研究中真正的瓶颈性难点为己任。在这种情况下,就需要科研工作者们更加务实,一步一个脚印地走出属于自己的特色科研道路。

“早期的理论就预测了电磁超材料的实用前景十分广阔,现在我们距离从实验室到实际应用的环节还有一定的差距,而这段差距也就是我未来这几年要努力的研究方向。”王毅说。在目标的指引下,他前行的方向也愈加宽广。

(责编:张闻)


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2022年7月

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