【基金故事】②费杰：找准方向 久久为功

【基金故事】2015年，中国发表的SCI论文中，62.1%的得到了它的资助；近年来，国家自然科学奖授奖成果，全部得到过它的支持。它，就是已有30年历史的国家自然科学基金。在陕科大，有这么一批科研工作者，他们迎难而上、披荆斩棘，坚持奋斗在科研第一线，在2016年的国家自然科学基金上终有斩获。我们开辟【基金故事】栏目，听他们讲述科研项目与创新、自然基金准备与申请背后的故事。

项目介绍

湿式传动/制动系统对高性能碳布增强树脂基复合材料提出迫切需求，但由于碳布与树脂界面结合性能差，严重影响了该复合材料的摩擦稳定性和使用寿命。鉴于此，本项目提出在碳布表面原位生长ZnO纳米棒，构筑多尺度增强体的新思路。首先通过双烯合成反应在碳布表面无损接枝含氧官能团，利用溶胶凝胶法在其表面制备ZnO晶种层后，采用水热电泳技术生长ZnO纳米棒，构筑ZnO纳米棒/碳布多尺度增强体，并热压成型树脂基复合材料。研究碳布表面含氧官能团无损接枝规律，揭示双烯合成反应机制；研究碳布表面化学状态、晶种层及生长条件等对ZnO纳米棒生长的影响规律，揭示其生长机理；探索ZnO纳米棒与碳纤维及树脂间的界面增强机理，建立多尺度增强体与复合材料微观结构及力学性能之间的关系；阐明多尺度增强体在摩擦过程中的作用机制，建立摩擦磨损模型。

项目研究特色与创新点

本项目主要特色与创新点体现在如下两方面:

(1) 基于双烯合成反应，将含氧官能团无损接枝到碳纤维表面，避免传统酸液氧化和高温沉积对碳纤维的损伤，有效解决碳纤维表面活性增大和强度降低之间的矛盾。

(2) 采用水热电泳技术在碳布表面生长ZnO纳米棒，形成丰富的网络分支结构，改善垂直于纤维轴向的性能。这种工艺集合了水热生长法和电化学沉积法的优点，生长温度低，快速高效，可获得形貌均匀、长径比适中的ZnO纳米棒，为构筑多尺度增强体提供新思路。

项目研究发展前沿和应用前景

湿式摩擦材料主要应用于汽车中的自动变速器、差速器、扭矩管理器和同步器等湿式传动/制动系统中，其厚度仅为0.40-0.80mm，但摩擦表层需要承受高速剪切、摩擦热冲击以及高温润滑油浸蚀等苛刻条件。通俗来讲，碳纤维增强的复合材料类似于钢筋混凝土结构。我们都知道在钢筋表面垂直焊接固定较短的钢筋，则在浇筑混凝土后能进一步提高整体性能。基于此，我们在不破坏碳纤维结构和性能的前提下，在碳纤维表面接枝易于与树脂基体反应的官能团，采用液相法在碳纤维表面垂直生长纳米棒，形成典型的“狼牙棒”结构，使增强体“犬牙交错”状分布在基体中，则可大幅度改善其与基体的结合，使复合材料在摩擦过程中更加稳定，提高摩擦磨损性能，进而延长摩擦副的使用寿命，多尺度增强体在摩擦磨损过程中的作用如图1所示。通过该研究，可以为摩擦材料的多尺度设计提供指导，进而为汽车湿式传动/制动系统摩擦副产品的更新换代提供理论支撑和技术服务。

项目负责人研究方向

项目负责人费杰副教授，陕西省青年科技新星，主要研究方向为陶瓷材料、碳基复合材料和纳米能源材料等。2011年6月进入yl12311线路检测，目前在材料学院从事教学科研工作。所在团队为陕西省陶瓷材料绿色制造与新型功能化应用重点科技创新团队，该团队以黄剑锋教授为负责人，主要从事陶瓷绿色制造、高温陶瓷涂层材料、新型碳基复合材料和新型能源材料等领域的基础研究和应用研究，是省级重点科技创新团队。费杰副教授先后主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后基金以及陕西省自然科学基金等10余项科研项目。在《RSC advances》，《Tribology International》等学术期刊发表论文20余篇，获批发明专利10余项。荣获中国轻工业联合会技术发明一等奖1项(第2)，陕西省科学技术一等奖1项(第5)以及西安市科技二等奖1项(第1)。

国家自然科学基金申报认识

顶层设计最重要，申请书主题应该提前一年进行构思设计。撰写申请书时，可以从国家基金委网站上查询近几年与拟申请项目主题相关的项目内容，认真了解获批项目的题目、摘要和主要研究内容等，进而思考自己拟定的主题是否有意义，是否在现有研究基础上有创新，个人觉得一定要防止题目和摘要和现有获批项目过于相近。我在全面检索湿式摩擦材料、碳纤维改性、复合材料界面以及纳米氧化物可控生长等方面的项目，并在研究生开展实验的基础上，最终确定了申请书的主题。项目的顶层设计如果达到“选题具有重要科学意义和创新”的境界，我想这样就成功了一半。

“庖丁解牛”般展开申请书各部分写作。在项目顶层设计的框架下，撰写申请书是一个长时间积累的过程，我们要“庖丁解牛”般开展立项依据、研究内容、研究目标、创新点以及研究方案等部分的写作工作。我觉得每句、每段、每一部分都要认真推敲，力争完全为项目顶层服务，做到言之有意，言之有据，言之有料，而不能“东一榔头西一斧子”，偏离主题，脱离靶心。撰写申请书主要集中在寒假期间，这时候静下心来，心无旁骛，认真思考，多请教有经验的老师，我的申请书每次都得到校内外多名老师的指导，同时研究生在检索文献、完善研究内容以及构思示意图等多个方面提供了大量帮助，在此对老师和同学们的帮助表示衷心的感谢。 “它山之石，可以攻玉”，多与同行交流，不怕献丑，我相信总是有益于项目的完善提高，从而得到评委专家的认可。

（核稿：崔楠 编辑：杜杨 学生编辑：康松磊 见习美编：周纯）