为实现高端制造他跟着齿轮“转”了20年

你可能不知道,齿轮,这一悄声转动、无处不在的工业关键基础零部件,决定着汽车自动变速器、工业机器人RV减速器等高端设备的性能。

制造出高端齿轮,改变我国高端齿轮产品大量依赖进口的现状——为了实现这一目标,今年40岁的曹华军已在机床及机械传动领域潜心研究了20年。这位重庆大学机械工程学院教授、博士生导师研发出的技术——“齿轮高速干式滚切工艺”打破了国外垄断,使我国齿轮制造向高端迈进。

研究人员发现,暴露于香烟烟雾或电子烟蒸汽提取物中似乎对这些细菌的生长并无不良影响。但是暴露在这些提取物中使得这些细菌的生物膜形成增加,此效应并未出现在未暴露的对照组中。生物膜是一种或多种类型微生物的聚合体,已知生物膜的增多是许多不同类型微生物感染中的一个过程。

从2010年起,曹华军开始带领团队展开攻关,并最终研发出了齿轮高速干式滚切工艺。

除了深受导师影响,曹华军觉得,教好下一代学子,也是对母校的回馈。“我能取得今天的成绩,离不开恩师刘飞的悉心栽培,也离不开重庆大学的培养,我要竭尽所能为母校培养更多人才。”他说.(本报记者 雍 黎)

“国家的需要,就是我科研的方向。”近日,曹华军在接受科技日报记者采访时说。

不过,电子烟的属性和安全性一直颇有争议。目前,美国、韩国等国家将电子烟定义为烟草制品,奥地利、加拿大、英国等则将电子烟定义为医药产品,意大利、俄罗斯等又将其定义为普通消费品。同时,早在2013年,就有德国研究人员对电子烟进行了研究和分析,发现电子烟含有大量丙二醇,可能对呼吸道刺激进而引发一些急性症状,危害性可能比传统卷烟还要大。而此后也屡有研究认为,长时间吸食电子烟,或同样会产生对尼古丁的依赖。

同时,通过集成应用研发,曹华军团队还成功研制出轿车齿轮自动加工生产线,实现轿车齿轮大批量稳定绿色加工,填补了国内在相关领域的空白。该项成果获得2019年度中国机械工业科学技术奖一等奖。

多国控烟力度加大后,电子烟风靡一时。因为其被认为是传统烟草较为安全的替代品,主打不含焦油、悬浮微粒等有害成分,被视为一种可靠“戒烟手段”。

应用该技术,在切削加工过程中,可不使用切削液,没有污染且能提高加工效率。与传统湿切方式相比,应用此技术后,滚刀的使用寿命可延长2到5倍,节约加工成本20%到30%。

曹华军是江西人,高考时考入重庆大学,又在该校完成了硕博阶段的学习,随后便留校任教。

而最新一项报告显示,急性肺病或与使用含尼古丁的电子烟以及传统香烟相关。来自英国贝尔法斯特女王大学药学院的研究团队,此次将香烟烟雾和电子烟蒸汽对已知与吸烟相关长期肺病有关联的细菌产生的影响,进行了详细的比照。

基尔平认为:“与传统吸烟者相比,电子烟使用者每一口烟量都更大、吸得更长,可能会增加尼古丁摄入量。因此我们的模型可能会低估电子烟蒸汽中呼吸系统致病菌的尼古丁暴露量。”

同时,曹华军常告诉学生:“不要将学习局限于课堂,要到生产一线去,把科研与产业技术创新需求紧密结合。”为增强本科生的自主创新能力,曹华军将自己最新的研究成果穿插进4门本科生的课程中,并鼓励他们去大胆尝试,“科研可以从本科起步”。

该研究的通讯作者戴尔德里·基尔平表示:“这项研究的一个反复出现的主题,是香烟烟雾与电子烟蒸汽的暴露,对于细菌的行为和致病性的影响是相似的。这些发现表明,电子烟对常见的肺部致病菌的影响或与香烟相似。”

研究人员提醒,实验中使用的香烟烟雾和电子烟蒸汽提取物是用相似的方法制备的,因此可能无法反应吸烟和吸电子烟时尼古丁暴露量的不同。

齿轮是机械传动的关键核心零部件,其被广泛应用于汽车、工程机械等装备的传动系统中。滚齿工艺是高精度齿轮齿部成形的主要工艺,不过由于滚切用量大、效率低,其加工过程需大量使用切削油,因而会造成严重的车间环境污染并对工人身体健康造成危害。

经过多年努力,曹华军自主创新研制出了机床再制造成套技术,相关成果获得2018年度中国产学研合作创新成果奖一等奖。由曹华军牵头制定的机床再制造国家技术标准,有力地推动了我国机床从低端到中端的迈进。

同时,由于我国滚齿工艺的自动化程度低,难以满足汽车、工程机械等行业对齿轮绿色、高效的生产要求。

这项发现或许表明,香烟烟雾和电子烟蒸汽会增强常见肺部致病菌的有害程度,有利于顽固感染的形成。

机床是基础性制造装备。我国机床拥有量世界第一,但大量在役机床普遍存在技术落后、能耗高、排放大等问题,也难以满足现在航空航天、轨道交通等行业高性能制造技术的要求。

如何让这些老旧机床变废为宝?从1999年起,曹华军就在导师、重庆大学原校长刘飞教授的带领下,研究机床的绿色再设计再制造,应用新一代技术提升传统老旧机床装备的性能。

在曹华军的心中,导师治学非常严谨,对科研充满热情,在培养学生方面也是尽心竭力。“批改学生的论文时,刘老师常亲笔在论文上进行修改,写得满满当当,哪怕只出了一个标点错误,他也绝不轻易放过,将其一一指明。后来我做了老师,也以此来要求自己。”曹华军说。

严谨、认真,是很多人对曹华军最深刻的印象。曹华军对记者说,之所以养成这样的习惯,与导师刘飞的教导密不可分。

既是学生的严师也是益友

为了评估细菌暴露于香烟烟雾或电子烟蒸汽提取物中时其有害程度——或称致病性的变化,研究者们用细菌感染了大蜡螟的幼虫,它们是人类感染的一种模型生物,可以测试细菌感染对幼虫存活率的影响。而感染了有过香烟烟雾或电子烟蒸汽提取物暴露的细菌的大蜡螟,其生存率与感染对照组细菌的大蜡螟相比有所下降。

研制干切机床填补国内空白

曹华军的学生对记者说,“曹老师的严格在院里是出了名的”,无论是做实验还是写论文,他们都不敢有丝毫马虎和松懈。

在本研究中,研究人员们使用的是一种常见品牌的电子烟,没有额外添加的味道,细菌在烟雾和蒸汽提取物中也只会暴露一次。他们认为,还需要进行进一步的研究来调查电子烟中香味物质和其长期暴露的影响。

教学、科研之外,曹华军则抹去“严师”的一面,他更愿和学生交朋友。他喜欢跑步、打球,有空就会和学生一起去运动、郊游,有时还会和他们一起叙叙家常。

近年来,电子烟争议缠身。而最新发表在开放获取期刊《呼吸研究》上的一项报告,可能会为这场争论的一方增加筹码。

研究人员将流感嗜血杆菌、肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌暴露在香烟烟雾提取物或电子烟蒸汽提取物中进行培养。对照组细菌则在没有香烟烟雾和电子烟蒸汽提取物的环境中培养。

此外,曹华军团队还与重庆机床(集团)有限责任公司合作研制出了复合高速干切机床,填补了国内空白,打破了国内高端干切机床依赖进口的局面。目前,该系列机床装备在国内的市场占有率超过50%,可完全替代进口。

科学家此前发现,与吸烟相关的疾病,如慢性阻塞性肺病和哮喘,都和一些特定细菌有所关联。而电子烟,对这些细菌所产生的影响与传统香烟类似。

经专家鉴定,曹华军的这套技术使再制造机床精度达到国家标准,能效提升20%以上、粉尘油烟排放量减少90%以上、节约制造成本30%到60%。近3年来,应用这一技术,2500多台中小型机床、350多台大重型机床完成再制造,节约新购机床成本14.2亿元。

在进一步的实验中,研究团队展示了香烟烟雾提取物或电子烟蒸汽提取物暴露下细菌感染人类肺部细胞的情况,发现这些细胞分泌白细胞介素-8(一种与炎症相关的重要因子)的量增多了。

它通常由盛放尼古丁溶液的烟管、蒸发装置和电池3部分组成,通过雾化等手段,电子烟将尼古丁等变成蒸汽,然后再由使用者吸食。

电子烟是模仿传统烟草的电子产品。它有着与卷烟一样的外观、烟雾、味道,甚至给吸食者带来的感受也差不太多。

增加肺部致病菌有害度