我与教授谈创训(六)——笪文涛组

发布者:嵇敏发布时间:2019-04-11浏览次数:54

一、联系教授

步入大学二年级,我们陆续开始了专业课程的学习,也产生了对未来科研工作的思考,学院组织的创新训练活动提供了一个良好的平台,给予了我们一次真正走进科学研究的机会。我们小组的四名成员都来自工程力学专业,我们相信学习与研究的过程不仅是对自身的一种历练,更是对我们将来投身研究的一种铺垫,鉴于此我们小组决定在所学专业方向上走近科学研究。

有了初步想法后,我们向班导师苟晓凡教授提出了相关的疑问,并邀请他担任我们小组的创训指导老师。在与苟教授的交流过程中,我们感受到教授渊博的学识和高超的学术水平,以及他对于培养学生、培养优秀研究人才的热心。从那一刻起,我们小组成员就坚定信念,要多学、多思、多问,在创训项目中取得一定的成果。

二、确定课题

在与苟教授交流讨论前,我们已经在小组内进行了课题方向与课题研究内容的相关讨论,从自身兴趣爱好考虑,初选了两个大概的研究方向。但在与苟教授交流过程中,我们小组意识到自身知识的不足性,眼界的狭隘性,先前考虑的课题有些纸上谈兵,很难进行实际的研究。因此,在交流讨论中,在教授的指导帮助下,我们小组商定了一个既有趣又有一定难度的研究课题:“含缺陷超导薄膜与银界面力学破坏的分子动力学研究

在交流中,苟教授向我们展示了近年来他在力学研究领域所钻研和贡献的相关内容,我们的敬佩感油然而生。随后教授又给我们介绍了超导薄膜,特别是YBCO材质,这是当下比较热门的研究内容,该材料具备高载流能力和低能耗特性,载流性能优异,体积却非常小;但是YBCO超导薄膜在银包覆层的界面载流时容易出现微裂纹缺陷,裂纹缺陷的扩展会导致超导薄膜结构的破坏,影响材料的使用性能,因此教授指导我们针对YBCO材质及银包覆层界面的破坏机制进行研究。了解到我们从未接触过此类材料的研究工作,教授希望我们课下之余能好好学习课题的一些知识,拓宽视野的同时也能更好地理解此研究课题,在交流的最后他提供了我们相关书籍,让我们自行学习,丰富相关的专业知识。

本次与教授的交流,让我们学到了很多,之前的困惑基本得到了解决,也确定了本小组的研究课题:“含缺陷超导薄膜与银界面力学破坏的分子动力学研究”。看到即将需要研究的课题,小组成员倍感压力,但转念间我们将压力转化为动力,坚持并坚信我们在接下来的学习与研究中会有所突破。

三、初期的迷茫

课题确认之后,小组成员立马开始着手书籍查阅与文献阅读的工作。为了更深入地了解该课题的研究背景和研究方法,我们开展了一系列的学习。首先我们查阅了YBCO超导薄膜的相关知识,这是一种优秀的超导体,导电性能比正常导体优异许多,体积却反而大大缩小,因而开展此材料的研究是十分有意义的。在了解课题研究背景后,我们开始了研究方法的思考与确认工作。在资料查阅及与教授讨论后,我们确定了采用分子动力学理论,即MD理论的研究方法。苟教授除了给我们相关学习资料,还介绍了他的一位研究生来指导我们。这位研究生学长告诉我们:科研是很辛苦的,也是很费脑的,不要等到别人来告诉你每一步怎么走,那不是真正的科研,科研是要通过自己在不断地思考和尝试后才会有所突破的研究工作。学长的几句话对我们在科研道路上的发展就像是一剂苦口良药,给了我们极大的思考与启发。最后学长给我们小组推荐了几篇与研究课题相关的文献资料,并语重心长地告诉我们:能仔细研读别人的东西并从中有所收获的过程也是科研的一部分。

但在那之后的一段时间,我们都陷入了迷茫,因为专业知识的缺乏,看懂分子动力学的相关书籍十分困难,我们也尝试了在慕课上寻找有关分子动力学的讲解视频来学习,但由于这一主题的教学视频极少,所以我们只了解到有关分子动力学的一些浅显知识,其内在理论还是一知半解。除了要学习分子动力学的相关知识,我们还需要学习界面力学、细观力学等课程内容,这让我们一度陷入了困境,不知该如何继续开展后续研究。

四、突破迷茫

为了能够继续开展创训研究工作,我们再次来到了苟教授的办公室,向他寻求帮助。由于此课题本身难度就很大,苟教授在之前也帮我们考虑过这个问题,于是他指导我们从一个切实的基础研究着手,亲身实践分子动力学理论的研究流程,将理论运用到实践中,并在实践中学习和理解理论知识,从而更好地掌握分子动力学的知识。与此同时,苟教授也安排了一位博士生来帮助我们。博士学长非常耐心的给我们讲解了分子动力学研究方法的大概过程,并引导我们把研究步骤分解成具体的几部分,一步一步来进行实施。终于在博士学长的细心指导下,在我们的努力下,我们掌握了分子动力学研究方法的轮廓,瞬间也体验到研究中柳暗花明的感觉。我们按照分子动力学理论的操作流程,很快从相关文献中找出了适合研究的分子势函数。然而这只是第一步,在接下来的一个星期里,我们在Lammps软件中构建出了相关的力学模型,并根据分子势函数关系寻找到相应输入文件,经过一系列的计算、数据处理、结果分析,最终完成了这一基础研究。经过这一次的实践经历,我们大体掌握了分子动力学理论的研究思路,接下来我们就可以开始超导薄膜相关方面的研究了。

从组队开始到现在,虽然经历了长时间的迷惘,但我们一步步克服了过来并慢慢地积淀,才在创训研究道路上有了目前的进展,这也激励着我们做好后续的研究。正如那位研究生学长告诉我们的,科研是一件非常辛苦的事情,需要我们自己不断地去思索、去寻找答案,才能有所进步、有所突破。

五、本学期目标

本次我们创训研究的课题是“含缺陷超导薄膜与银界面力学破坏的分子动力学研究”,此研究涉及到许多我们还未接触的专业知识,因此,需要全体组员齐心协力的去学习。纵然在过程中会有许多艰难险阻等待着我们,但我们相信在克服困难后,迎接我们的定是雨后灿烂的彩虹。在熟悉分子动力学理论后,我们下一步的目标就是运用分子动力学理论开展相关研究,包括:熟悉使用lammps进行计算机数值模拟,寻找合适的界面势函数与建立界面破坏的力学模型等。由于所有从分子动力学计算出来得到的宏观性质最终都取决于选择的势函数,所以此课题能否成功的关键在于是否能找到合适的势函数,这也是本课题的研究难点之一。

在博士学长的帮助下,我们已经成功地完成了一项基础实验,掌握了分子动力学理论运用的基本步骤,下一步工作,也就是本学期的目标:寻找势函数以及建立力学模型。

六、总结

在刚开始进行创训研究的时候,我们以为的科研是老师带着我们做,他说怎么做我们便怎么做;但在之后的研究中,我们发现大多是老师和我们一起讨论课题,老师也很在意我们的想法;最后我们发现老师会指明研究的大致方针,但细节性的内容都需要自己去摸索探究,就像那位学长说的科学研究的过程是充满挑战的。在创训初期我们经历了长时间的沉寂与积淀,在教授与学长的帮助下,我们小组一步步克服困难,一点一滴地取得了些许的进步。在接下来的研究中,我们肯定还会遇到很多难关,但我们相信我们能够在困境中站起来,勇敢的去迎接挑战。

组长:笪文涛

 组员:孙鹏、曾宸宇、范理

                                                                                        20194月11日