4月28日

第十九屆中國青年女科學家獎

頒獎典禮在京舉行

北京航空航天大學

航空科學與工程學院教授陳玉麗

獲得中國青年女科學家獎個人獎

全國僅20人

祝 賀！

中國青年女科學家獎

中國青年女科學家獎由中國科協、全國婦聯、中國聯合國教科文組織全國委員會共同主辦，評選周期爲1年，獲獎者活躍在科學研究和技術創新一線，瞄准學科發展前沿，在各自的研究領域取得了豐碩成果，是廣大女科技工作者中的優秀代表。

20名女科學家獲得第十九屆中國青年女科學家獎個人獎；5個團隊獲得第十九屆中國青年女科學家獎團隊獎；10人入選第八屆未來女科學家計劃。

接下來

小萱就帶大家認識一下

這位優秀的北航女科學家

陳玉麗

北京航空航天大學

教授、博士生導師

航空科學與工程學院

飛行器結構強度系主任

國家傑出青年科學基金獲得者，教育部青年長江學者，航空航天國家級實驗教學示範中心主任、飛行器強度與結構完整性學科方向帶頭人。主要從事多尺度複合材料力學、新型材料結構設計等方面研究，曾獲中國力學學會自然科學獎一等獎（排名第1）、中國力學學會青年科技獎、北京市教育教學成果一等獎（排名第1）、國家級教學成果二等獎（排名第1）。目前擔任中國力學學會副秘書長、力學名詞審定工作委員會委員等學術職務，以及國際期刊《Composites Part A》和《Forces in Mechanics》的Associate Editor，《力學學報》《Acta Mechanica Sinica》《固體力學學報》《航空學報》《應用力學學報》《Nano Mater Sci》《Curr Mech Adv Mater》等期刊的編委/青年編委。

“We can do both”

“小時候看《太空堡壘》，覺得那些飛來飛去的東西非常酷，所以很想造宇宙飛船。結果我選的這個‘飛行器設計’其實是大氣層以內的飛行器。後來發現，設計飛機的難度和精彩程度與研究宇宙飛船不相上下。”陳玉麗這樣回憶起自己本科選擇飛行器設計專業的原因。今日的她已經是國家級領軍人才、北航航空航天國家級實驗教學示範中心主任及飛行器結構強度系主任。

陳玉麗在報告現場

除了對飛船的浪漫想象，陳玉麗選擇飛行器設計的原因還有“喜歡畫圖”。她在學習中發現了自己對固體力學的興趣。“比起運用已有規律開展炫酷設計，我更喜歡那種追根溯源尋求基本原理的極簡美感。”陳玉麗說，“力學課程裏面你就總能找到那種邏輯推理的感覺，從簡單的基本定律和假設出發，層層遞進，環環相扣，最終推導出一些有趣或美妙的結果，非常令人著迷。”

盡管在大家熟知的中學物理中，力學是物理的一部分，但在通常的學科分類中，力學和物理一樣，都是一級學科。著名的航天工程學家馮·卡門曾說：“科學家發現已有的世界，工程師創造未來的世界。”那力學呢？陳玉麗自豪地引用馮·卡門的話說：“We can do both，我們兩者都能做。力學既可以‘陽春白雪’，挑戰理論前沿；又可以‘落地生根’，服務于衆多技術和工程需求。所以錢學森先生說我們力學是一門‘技術科學’，既有科學的基礎性，又有技術的應用性。”

大三開始考慮選專業和保研，全年級4個專業共280多人，陳玉麗以專業第一、年級第一保送。就這樣，她加入了清華大學固體力學專業黃克智院士的課題組，開始從事多尺度複合材料力學方面的研究。獲得博士學位後，又到美國俄亥俄州立大學進行計算力學方面的研究，並于2011年回到北航。

陳玉麗在做報告

爲國造才

“北航本科階段學習了幾十門課程，從中我找到了自己喜歡的專業，還動手制作了小飛機，廣泛了解了飛行器的發展需求；在攻讀博士學位時，我更多關注理論探索，尋求材料和結構變形和失效的力學機理。兩個階段的學習都讓我受益良多。在後來的科研工作中，我既會探究現象背後的機理，並根據機理預測可能的力學行爲，還會考慮如何將研究與實際應用結合，服務于國家的工程需求。”陳玉麗說。

“世界本身是跨越多個尺度的，小到原子、量子，大到天體、星系。力學研究也跨了很多尺度，從納米管、石墨烯到航空母艦、宇宙飛船。對于一個材料，把它的微觀結構和宏觀性能兩者之間關系打通，是我們力學需要做的事情。” 陳玉麗說，“比如，給我們一個材料的微觀結構，我們就能通過多尺度理論或計算去預測它的宏觀性能。”

高性能先進材料一直是航空航天等國之重器的發展關鍵和重要基礎。一方面，陳玉麗面向世界學術前沿，力求拓展連續介質理論與方法，搭建微納尺度和宏觀尺度、離散和連續的橋梁，准確描述多尺度複雜材料系統的變形和失效行爲；另一方面，她面向國家對于高性能材料的迫切需求，力求拓展材料結構設計維度，得到突破現有性能區間的新型複合材料設計方法，推動新一代材料設計理論的發展和材料性能的提升。她的研究成果發表在綜合類期刊《PNAS》、《Advanced Materials》及固體力學頂尖期刊《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》等高水平期刊，獲得國家發明專利授權14項，並受邀在《Composites Science and Technology》、《複合材料學報》、《固體力學學報》等期刊撰寫綜述文章。

例如，陳玉麗建立的離散-連續融合的多尺度力學理論框架，指導了材料的結構設計和優化評估。“這些工作其實我自己都挺喜歡的。像納米纖維複合材料的增韌模型，最後特別漂亮地推出來了一個解析解。只不過想要更好地預測材料性能還需要進一步考慮很多實際應用中的複雜因素。”陳玉麗在討論自己的工作時，總是習慣不斷從機理到應用全面地審視，實際上她提出的理論模型早已被寫進了國內外的力學教材，其中“剛度阈值”的工作還被收入國際複合材料手冊，相關的國家發明專利也在航空航天領域得到了應用。

微觀和宏觀的打通應該是雙向的，還需要能夠反過來，從宏觀到微觀。爲此，陳玉麗和她的團隊開始探索如何從宏觀性能的需求出發，設計能夠滿足性能需求的微觀結構。他們從大自然和生活中獲取靈感，創造性地提出了可根據目標需求定制和調控力學性能的多層級結構/超材料設計方法。

小小的刺猬，背上的尖刺，豎起來可以威脅和刺傷捕食者，從高空墜落時又能緩沖沖擊，對其中任意一根刺的損傷也很少會傳遞給其他刺。在陳玉麗看來，這樣離散的結構能帶來超常的性能和更加寬廣的設計空間。以此爲靈感，陳玉麗團隊提出了“三維像素”的概念，用幾百根可彎曲的吸管，搭建出了一種像刺猬背刺一樣的抗沖擊力學超材料：當重物砸向這個“吸管刺猬”的時候，承受沖擊的吸管會被壓短，對物體形成緩沖，同時也不會損壞“刺猬”本身，而沖擊物的痕迹會被保留，可用于還原現場。這種結構的材料，爲可變形飛行器以及火箭和飛船的回收、可重複使用的沖擊防護系統設計提供了全新的思路。

以刺猬爲靈感的吸管陣列超材料。右圖第一行展示了“吸管刺猬”對沖擊物的緩沖效果和形狀記憶效果；第二行則展示了如果將吸管提前全部壓扁，就將失去緩沖能力

觀察生活，從隨處可見的小物件中獲得研究靈感，是陳玉麗和她的團隊獨具特色的一點。他們還從積木、啪啪圈、冰箱貼、啞鈴等物件中發現有趣的力學現象，深度挖掘其中的關鍵問題，並用于材料和結構的創新設計。比如，“我們用類似搭積木的形式，實現材料性能的私人定制，通過圖形化的方式就能在超材料中快速實現任何你想要的性能。”陳玉麗說。類似地，她的團隊還將能“啪”一下快速變形的啪啪圈設計成超快變形的超材料，可用于太空中的垃圾捕獲；將相互錯動時“咔哒咔哒”的魔術貼設計成模仿“傅裏葉變換”的可編程力學超材料，可用于剛柔並濟的智能抓手和自適應的汽車懸挂；模仿可以相互卡扣的啞鈴，提出了“自鎖吸能”的概念，設計了可以自由組裝、靈活調控的吸能結構。

上課是天大的事兒

除了科研工作，陳玉麗還是北航航空航天國家級實驗教學示範中心的主任，中心獲批2個全國科普教育基地。對她來說，“上課是天大的事兒。”

陳玉麗在課堂上

左：陳玉麗《複變函數》的教學課堂；右：《複變函數》由同學主講的翻轉微課堂

“北航的傳統就是科教融通，在教學中做研究，在研究中做教學，教學和科研相輔相成，相互促進。建校初期北航的本科畢業設計就是造飛機，‘師生大幹一百天’，設計制造出了新中國第一架輕型客機‘北京一號’，還完成了北京到上海的航線試飛。”雖然從事偏理論的研究，但陳玉麗很喜歡北航重視實踐教學的風格。她擔任學院教學副院長期間，組織搭建了新一代全數字化飛行器科教協同創新中心，促進多專業、多學科的學生合作共同設計一架數字飛機，設計之後還能模擬試飛、評估驗證，甚至進行飛行對抗。中心不僅實現了校內跨學院開放，還實現了國內研究院所/知名高校/工業軟件優勢企業共建共享。

“現在做飛行器設計的學生要比我們那時候幸福多了。”陳玉麗讀本科飛行器設計時，個人的設計落到實處最多只能是做個小航模，現在建成的這一組實驗室，做到了許多她曾經沒有機會做的事。陳玉麗笑著說，“現在已經有6個學院參與進來一起做了，總體、發動機、航電、飛控、材料，還有人工智能，這些不同專業的學生通力合作，設計目標都是來源于航空航天企業的，最終的設計成果，除了還沒有真的造出來，基本已經是個五髒俱全的真飛機了。”

這一切似乎是個水到渠成的過程，“也沒有想著我要在教學上做什麽或者得到什麽，只是覺得作爲‘老師’就應該把課上好，所以自然而然地就去認真准備，要不然覺得自己不好意思站到講台上。認真備課、認真上課，就這樣一年一年堅持下來，忽然發現這些年其實積累了很多東西。”

對于自己課題組內的學生，她也有著自己獨特的、多維度的培養方式。既要求嚴格，又很包容。“除了每周組會，我組裏每年都有一次‘談人生、談理想’的活動，講一講這一年來的生活、學業等各方面的趣事、經曆和感悟。大家可以很放松地開開玩笑。”

近年來，陳玉麗培養學生獲校“研究生十佳”“五四獎章”、工信部創新獎、國家獎學金等，她也獲得“我愛我師’優秀青年教師、優秀共産黨員等稱號。

陳玉麗指導的潘飛博士（現已獲聘航空科學與工程學院副教授）獲得“研究生十佳”榮譽

讓優秀成爲一種習慣

爲北航女科學家點贊！

大力弘揚科學家精神

爲加快建設世界重要人才中心和創新高地

實現高水平科技自立自強

貢獻智慧和力量

出品 |北京航空航天大學 航小萱®工作室

內容來源 | 《陳玉麗：一個溫婉女孩與她的固體力學》

（采訪/撰文：靳小明 竹子 編輯：吳歐）

素材來源｜中國力學學會 北航航空科學與工程學院

編輯 | 史越 李彤韻