杨卫民

杨卫民，教授，长期从事聚合物加工成型装备和低碳绿色清洁能源领域的教学科研工作，2011年入选“长江学者”，现任北京化工大学机电工程学院教授，博士生导师，兼任中国塑料加工工业协会专家委员会主任、中国塑料机械工业协会专家委员会副主任、塑料工程师学会(SPE)注塑专委会主席、教育部机械专业教指委委员、轮胎设计与制造工艺国家工程实验室副主任、中国橡胶机械专业委员会高级顾问专家、中国铁建集团新材料专家委员会副主任、《Clean Energy Science and Technology》国际期刊主编、《北京化工大学学报》副主编，以及《中国塑料》《精密成形工程》《橡胶工业》《橡塑技术与装备》等期刊编委；多年来带领团队承担北京市和国家自然科学基金、国家科技支撑计划、国家重点研发计划和科技重大专项以及校企横向合作项目60余项；创新成果以第一或通讯作者发表论文317篇，获国内外授权发明专利462件（含国际专利5件）；在科学出版社、化工出版社和Springer等出版中英文著作16部；获国家技术发明二等奖1项（排1）、国家科技进步二等奖2项（排1和8）、国家教学成果二等奖1项和省部级科技奖20余项，被授予“北京市先进工作者”“全国优秀教师”等荣誉称号。主要成就和贡献：

一、针对全世界久攻未克的“聚合物纳米纤维绿色制造”难题，首创发明熔体微分电纺技术装备，使我国率先实现纳米纤维绿色制造的工业化，产品成功应用于舱外航天服和疫情防控等领域。获2023年度国家技术发明二等奖。

聚合物纳米纤维是保障国家安全和人民生命健康的重要战略物资。因溶液电纺存在固有缺陷，“零溶剂”熔体电纺纳米纤维绿色制造成为全球科技竞争焦点。为此，他摒弃毛细管电纺路线，提出熔膜微分成纤新思路，原创发明聚合物熔体微分电纺纳米纤维绿色高效制造技术装备。

（一）开拓熔体微分纳米纤维高效绿色制备的新途径。首次揭示高压静电场中聚合物熔膜自组织微分成纤机理，创建射流间距控制方程，形成熔体微分电纺理论，据此发明微分电纺喷头，生产效率比毛细管电纺提高上百倍。

（二）揭示熔体电纺“拔河效应”纤维超细化机理，破解了传统熔纺工艺机械牵伸纤维非均匀形变直径无法达到纳米尺度的难题，阐明电纺工艺在电荷微元牵伸作用下纤维均匀变形的超细化机理。使PP和PLA熔体电纺纤维平均直径分别达到420纳米和300纳米左右。

（三）发明熔体电纺纳米纤维批量生产装置及工艺。发明动态电场调控均匀铺网成膜技术，实现纳米纤维收集从“独立成茧”到“均化成膜”的跨越，在全球率先研制成功聚合物熔体微分电纺工业化装备，进一步创新发明线型熔体微分静电喷纺技术装备，单机日产从公斤级提升到吨级。成果得到国内外同行专家大量引证，称赞其团队“开发的熔体微分电纺装置生产效率是毛细管溶液电纺的500-1000倍”。在山东通佳和江苏联江机械等企业生产销售百余套，在航空航天、医卫防护等关键领域成功应用。用于舱外航天服，解决了二氧化碳吸附剂粉末逸出进入呼吸道的问题，显著提升了航天员舱外作业的安全性和工作时长，战略意义重大！用于煤矿井下防尘面罩，使有效时长从2小时延长至8小时。在疫情防控应急攻关中发挥了重要作用，收到科技部和来自一线的感谢信。

二、面向精密注塑机长期依赖进口的国家重大需求，揭示精密模塑成型核心原理，主持研发成功国际领先的精密注塑机，并实现技术反超，支撑宁波海天塑机成为全球行业龙头，近十年新增效益超千亿元。获2011年度国家科技进步二等奖。

精密注塑机作为现代制造业重要的“生产母机”，主要用于生产精密塑料零部件。改革开放初期，我国没有掌握核心技术，精密注塑机全靠进口，导致家电产品价格高昂，汽车、电子和国防工业发展受制于人。他留学回国后与宁波海天塑机紧密合作，协同攻关取得突破，彻底扭转了精密注塑机依赖进口的不利局面。

（一）发明塑料PVT(压力-比容-温度）特性精准测试方法和仪器。创新设计薄壁圆锥筒试件，把微小变形量放大20倍，大幅提升了压力和温度的测量精度。以此建立高精度工程塑料PVT数据库，为精密模塑成型奠定基础。

（二）发明多模腔充填平衡同步注射成型方法。基于塑料PVT数据库，研发自适应优化智能控制系统，实现保压补缩精密成型；发明高效塑化混炼装置，破解了行业共性关键难题。

（三）主持研发成功系列精密注塑机。通过集成稳压、稳流、精确控温和高刚性锁模等关键技术，研发成功精密注塑机，重复精度比国际领先的同类技术指标高出近一倍，在宁波海天和杭州泰瑞等企业实现大规模产业化。在此基础上，提出模塑成型智能化的“3D复印”概念并出版两本专著，其中《聚合物3D打印与3D复印技术》被Springer购买英文版权在全球出版发行。为培养卓越工程创新人才，他牵头建成“中国塑机创新人才培养基地”，有22家龙头骨干企业捐赠先进设备，在“金工实习”基础上，增加高分子加工的“高工实习”，开展“金工+高工”实践教学改革。获2023年度国家教学成果二等奖。

三、突破轮胎滚阻经典理论，提出轮胎滚阻取决于“翻转力臂和转动惯量”的新理论，发明易脱模新结构轮胎和电磁感应加热直压硫化新装备，研发成功轮胎循环利用关键技术装备。获2011年度国家科技进步二等奖。

国际主流轮胎研究重点关注橡胶材料，却忽视车轮“真圆度与轻量化”这一机械运载本质要求，使轮胎技术发展陷入三重困境：滚阻理论与实际不符；制造精度低，动平衡性能差；硫化时间长、能耗高。因此，他与三角轮胎集团合作共建“轮胎设计与制造工艺国家工程实验室”，取得突破性进展：

（一）提出新的轮胎滚阻理论，他研究发现美国科学院提出的轮胎经典理论与实际不符的根源，是将轮胎滚动能耗（即滚阻）单纯归结为橡胶变形粘滞损耗，原创提出轮胎滚阻主要取决于摩阻力偶“翻转力臂”和变速运动“转动惯量”的全新理论。

（二）发明“外向型”易脱模新结构轮胎。用金属内模替代柔性胶囊，破解了“Ω”形断面无法脱模，被迫采用柔性胶囊内模，导致轮胎成型精度低、动平衡性能差的行业难题。

（三）发明电磁感应加热轮胎直压硫化精密定型装备。破解了传统工艺装备压力低、导热差、周期长、能耗高的难题。获多项中国发明专利和2项美国发明专利授权，在三角轮胎集团应用结果显示，典型轿车轮胎硫化定型能耗降低86%，动平衡提升15%以上，已在多家轮胎企业推广应用。经陈丙珍院士和骞锡高院士领衔的专家组鉴定评价为“国际领先”。发明超宽幅气密胶挤出成型装备，替代窄幅拼接压延成型，解决了矿用工程巨胎和军用特种轮胎制造的“卡脖子”难题。研发成功强化传热低温连续裂解装备，实现废旧轮胎复合材料的化学循环，获国家科技进步二等奖；

此外，研制成功“橡胶防水卷材挤出成型装备”，满足了地铁工程建设急需，终结了屋顶防水采用油毡沥青的时代；完成“特大型鼓式硫化机”火炬计划项目，破解了宽幅精密印染导带长期被“卡脖子”的难题；发明“洁能芯”自清洁强化传热技术，破解了列管式换热器易结垢、传热效率低的行业难题，在600MW火电机组示范，单机组节煤量达4634吨/年，被王玉明院士和陶文铨院士领衔的专家组鉴定为“国际领先”。

中国塑料加工工业协会专家委员会主任

中国塑料机械工业协会专家委员会副主任

塑料工程师学会(SPE)注塑专委会主席

教育部机械专业教指委委员

轮胎设计与制造工艺国家工程实验室副主任

中国橡胶机械专业委员会高级顾问专家

中国铁建集团新材料专家委员会副主任

《Clean Energy Science and Technology》国际期刊主编

《北京化工大学学报》副主编

《中国塑料》《精密成形工程》《橡胶工业》《橡塑技术与装备》等期刊编委

1.聚合物熔体微分静电纺丝纳米纤维绿色制造技术 

2.高性能碳纤维材料制备 

3.塑料精密注射成型 

4.高性能轮胎直压硫化先进制造

5.聚变能技术