楊衛民[北京化工大學教授]

楊衛民，湖南會同人。同名的有北京化工大學教授、教育部“長江學者獎勵計畫”特聘教授楊衛民、上海福賜德營養保健品有限責任公司醫師楊衛民。

人物介紹

先後在北京化工大學獲得學士、碩士和博士學位，並於2000年由國家公派至日本東京大學留學，在世界著名的高分子材料注射成型加工研究基地——橫井研究室做博士後研究員。教授，北京化工大學博士生導師，兼任《中國塑膠》、《塑膠》、《橡膠工業》、《橡塑技術與裝備》、《計算機輔助工程》等雜誌編委，中國塑膠加工協會專家委員會副主任 、中國機械工程學會自動化分會委員，中國化工學會橡膠分會委員，中國塑膠機械工業協會專家 、中國橡膠機械工業協會專家等。北京化工大學高分子材料先進制造英藍實驗室——英才的搖籃。楊衛民教授指導“機械設計及理論”和“材料加工工程”學科的博士和碩士學位研究生。

研究方向

主要研究方向為機械工程與先進制造領域的“聚合物成型加工原理及設備”。

主要貢獻

從事聚合物成型加工原理及設備的研究，創新發明了高分子材料PVT特性線上測試方法及裝置、塑膠精密注射成型裝備、高分子材料單元轉子擾流強化傳熱技術及裝置等並得到產業推廣；國內外首創巨型輪胎超寬幅膠胚直接擠出成型工藝裝備，研發的輪胎仿真分析系統經鑑定為國際先進水平；開闢了高分子製品微納製造的新途徑：首次提出高分子材料加工成型與先進制造的微積分思想，據此發明了一系列微納製造新方法和新設備並成功套用。申請發明專利200餘項(已授權82項)，PCT國際專利6項，發表論文260餘篇，被EI收錄50篇，SCI收錄30餘篇，著作8本（含英文著作1本：《Advances in Polymer Processing》），譯著4本。

1.高分子材料成型加工CAD/CAE/CAM

世界著名的CAE軟體公司如：美國ANSYS公司、澳大利亞MOLDFLOW公司和日本PLAMEDIA公司等與北京化工大學緊密合作。楊衛民教授領導的實驗室（ 北京化工大學英藍實驗室）已成為MOLDFLOW授權的“中國北京高級技術套用研究中心”與“華北地區技術推廣中心”。高分子材料成型加工CAE軟體內容包括注射成型、擠出成型、吹塑膠成型、熱成型、壓塑成型、傳遞模塑和半導體封裝成型等。此外，網路化的CAD/CAE/CAM套用研究中心還配備有各種CAD/CAM軟體以及快速成型中心、工業機器人等。為各種高分子製品的開發、成型加工仿真、無模具樣品試製、模具最佳化設計、成型加工的自動化整體方案設計等提供了一流的條件。

2.高分子材料高效精密注射成型

本研究室利用香港力勁機械公司捐贈新型注射成型機進行教學和科學研究。主要研究內容包括：

1）注射充模流動與成型過程的可視化，面向整個製造業，著眼於提高成型品質量和效率，實驗研究與仿真模擬分析研究相結合，探索成型過程的內在規律。已在該方向取得具有國際影響的研究成果並在世界著名期刊Polymer Testing和國際會議PPS上發表。

2） 與CAD/CAE/CAM相結合，研究高分子材料成型模具最佳化設計、注射機最佳化設計、注射成型工廠的自動化、信息化方案。

3） 研究先進的注射成型原理與設備如全電動注射成型機、精密注射成型機、超高速注射成機、複合注射、氣體（水）輔助注射以及與注射模塑成型相關的先進成型方法與設備。

3.高分子材料共混與複合改性

在“211工程” 專項資金重點支持下， 建成了國內領先水平的高分子材料混煉實驗室。實驗研究條件在原有傳統混煉設備基礎上又添置了連續混煉機LCM-50、 磨盤式混煉擠出機與BUSS混煉擠出機（江波教授）和多種雙螺桿擠出機（馮連勛教授等）。可以對各種功能母粒（納米改性、高填充、高分子合金、阻燃、抑菌）的高效分散與共混機理進行研究，探索工業化生產的設備最佳化設計和最佳工藝條件，並且開展全新的高分子材料複合改性（如原位複合、碳纖維增強等）工業化生產方法的研究。

4.橡膠製品和彈性減振元件加工原理及其設備

開展的科研工作：1）研究高性能防水卷材、輸送帶、密封條等擠出成型與連續硫化工藝原理與設備。1996年楊衛民成功設計了創亞洲第一,世界一流的特大型鼓式硫化機。L型機頭片材擠出成型原理與設備的研究成果獲得省部級科技進步獎，2001年日本高聚合物成型加工學術大會上獲得好評，2篇論文入選美國工程索引（EI）。在教育部骨幹教師計畫支持下開展了兩端進料超寬幅片材連續擠出成型原理與設備研究，可與合適的企業進行合作，開發寬幅輸送帶、新型鐵路枕帶、寬幅防水卷材等成套技術與裝備。2）在北京“科技新星”計畫支持下，開展高性能輪胎CAE的研究。針對高級驕車和高速列車上大量採用的彈性減振部件開展理論研究與成型方法的研究。

5.節能減排與傳熱強化

楊衛民教授領導的科研團隊，根據國家“節能減排”的迫切需要，經過兩年的努力攻關，完成了“潔能芯”從小試、中試到工業化套用的整個研究開發全過程。其主要創新點包括獨創性地提出了一種傳熱管內單元轉子組合式強化傳熱與自清潔新方法，有效地解決了管殼式換熱器效率低下的問題，攻克了換熱管內結垢的頑症；通過研究“潔能芯”轉子與管內介質相互作用的動力學原理，確定了轉子結構參數和介質流速與轉子轉速之間的關係，取得了轉子速度場、介質流場與傳熱溫度場之間協同作用強化傳熱的良好效果；通過仿真模擬和可視化實驗研究，揭示了轉子線上自動清洗傳熱管內壁的作用機理；在強化傳熱理論基礎上，通過結構最佳化、流體動力學、材料化學和成型工藝等方面的大量實驗和理論研究，避免了螺旋扭帶或膠球清洗等技術存在直接刮磨管壁的缺陷，保證了換熱設備的安全；在50MW火力發電機組凝汽器上的實際套用結果表明，採用該技術使凝汽器真空度提高2.97KPa，機組發電煤耗率降低5.049g/(KW·h)，節約冷卻用水9.8%%,節能降耗效果明顯。

授權專利

塑膠加工

· 大型聚合物製品擠出成型方法及其成型設備 。

· 線上測試聚合物壓力-比容-溫度關係的方法及裝置 。

· 一種注塑機注塑螺桿 。

· 一種聚合物壓力-比容-溫度關係間接測試方法及其裝置。

· 一種磁場輔助的聚合物熔體靜電紡絲裝置。

· 一種高效率的靜電紡絲噴頭。

· 一種超磁致伸縮材料驅動的微位移機構。

· 全電動注塑機的混合驅動式合模機構 。

· 熔體微分式精密注射成型機。

· 一種微發泡注射成型機及其成型工藝。

· 微分式擠出機及其成型工藝。

· 超磁致伸縮材料驅動的熱流道噴嘴裝置。

· 一種超高速注射成型機。

· 疊層組合式擠出機。

· 一種塑膠注射成型機調模鎖模裝置。

· 一種納米疊層複合材料製備裝置 。

· 一種塑膠機械預熱階段等時到達設定溫度的控溫方法。

· 一種行星螺桿混煉積分注塑機。

· 一種用於微分注射成型的彈簧噴嘴。

· 後置蓄能式超高速塑化注射裝置。

· 一種低摩擦輸送通道及其成型方法 。

· 一種微納結構製造裝置及方法。

· 一種微發泡注射成型螺桿。

· 一種微發泡注射成型螺桿。

· 一種交錯熔接自增強管材及其成型方法 。

· 一種聚醯亞胺複合材料反應成型方法。

· 一種基於微分原理的聚合物發泡材料製備裝置及方法。

· 一種直角式注射裝置。

· 高分子材料多色微積分幻彩注射成型裝備 。

· 一種高阻隔性微納疊層複合材料的製備裝置及方法。

· 測試聚合物在高冷卻速率下的PVT關係的裝置及方法。

· 一種全電動超高速注塑機 。

· 一種全電動彈射式超高速注塑成型機 。

橡膠加工

· 基於相變蓄能材料的溫度控制方法 。

· 一種轎車子午線輪胎 。

· 振動式橡膠輪胎定型硫化方法及激振裝置。

· 一種連續膠帶平板壓機的壓板。

· 一種塑膠拉伸應力應變測試方法及裝置 。

· 一種多層複合平帶成型加工裝置。

· 一種彈性單元積分式智慧型安全輪胎及其製造方法 。

· 一種用橡膠清洗PVC擠出機的方法。

· 一種硫化膠加工裝置及方法。

· 一種動態接地壓力測試裝置 。

· 一種塑膠氣密性測試裝置及方法。

· 二階花紋聚氨酯膜-橡膠複合輪胎及其成型工藝 。

靜電紡絲

· 一種可連續生產的高效熔體靜電紡絲裝置 。

· 一種結合靜電紡絲技術的快速成型方法及裝置。

· 一種利用爬桿效應促進高黏度聚合物熔體靜電紡絲的裝置 。

· 一種新型一字架靜電紡絲噴頭。

· 一種多排型靜電紡絲噴頭。

· 一種喇叭狀高效靜電紡絲噴頭 。

· 一種靜電紡絲多股絲噴頭。

· 一種平行電場靜電紡絲裝置。

· 靜電紡絲法連續製備無紡布製品的裝置。

· 甲醛催化淨化纖維及其製備方法 。

· 一種絲刷式微分熔體靜電紡絲裝置及方法。

· 一種多電場耦合強力牽伸的靜電紡絲裝置 。

節能環保

· 管內自清潔強化傳熱裝置 。

· 轉片式自清潔強化傳熱裝置 。

· 一種換熱管內邊界層剪下擾動徑向混流裝置。

· 換熱管內葉片旋向交叉組合式轉子 。

· 換熱管內自轉式轉子連線結構。

· 換熱管內徑向非對稱葉片組合式轉子。

· 換熱管內低驅動力自清潔與強化傳熱轉子 。

· 一種微型可視化風動力及水動力試驗台。

· 一種強化傳熱管 。

· 單元組合式管外強化傳熱裝置。

· 換熱管內導流式自撐緊掛件。

· 換熱管內自動居中式支撐架 。

· 風光塔式發電裝置及方法。

· 一種換熱管用透空結構無規運動膠球。

· 換熱管內多孔組合式掛件。

· 一種半敞開式轉子 。

· 探火管性能間接測試裝置及方法。

· 探火管性能直接測試裝置及方法 。

· 換熱管內扭帶型掛件。

· 換熱管內開槽螺旋葉片轉子。

· 一種換熱管入水端掛件 。

· 一種換熱管低流阻快裝掛件。

· 低流阻快裝掛件。

· 一種換熱管單元組合式內外掛程式硬連線裝置 。

· 一種換熱管內複合轉子 。

主要著作

英文著作

•《Advances in Polymer Processing》。

中文著作

•《塑膠擠出加工新技術》 。

•《注射成型新技術》 。

•《高分子材料注射成型CAE理論及套用》 。

•《注塑機使用與維修手冊》 。

•《塑膠精密注射成型原理及設備》 。

譯著

•《熱流道技術》 。

•《快速原型技術》 。

•《塑膠連線技術設計師和工程師手冊（原著第二版）》 。

•《汽車工程用塑膠外部套用》 。

研究成果

•突破高分子材料模塑成型精度控制的核心技術，發明了高分子材料PVT特性線上測試 方法及裝置並推廣套用；

•突破多項關鍵技術，研製成功塑膠精密注射成型裝備並在寧波海天集團實現大規模產業化，美國《塑膠新聞》發表主編評論文章，標題為：“Haitian Overtakes Global Giants”(海天超越全球列強)；

•國際首創巨型輪胎超寬幅膠胚直接擠出成型工藝裝備套用取得顯著的經濟和社會效益，獲國家發改委批准與三角集團和北京橡膠工業研究設計院產學研合作共建“輪胎設計與製造工藝國家工程實驗室”；

•開闢了高分子製品微納製造的新途徑：首次提出高分子材料先進制造的微積分思想 ，獨創性地闡明了聚合物熔體微分注射、微分靜電紡絲、微積分納米疊層複合成型加工的新原理，並據此發明了一系列微納製造新方法和新裝備獲成功套用；

•發明了高分子材料單元轉子擾流強化傳熱技術及裝置並成功套用，得到國內外學術界和工業界的高度評價。

•2014

•Inter-jet Distance in Needleless Melt Differential Electrospinning with Umbellate Nozzles. 2014。

•Effect of gate size on the melt filling behavior and residual stress of injection molded parts. 2014。

•Polypropylene fibers fabricated via a needleless melt- electrospinning device for marine oil-spill cleanup 2014。

•2013

•Tug of war effect in melt electrospinning .2013。

•Performance assessment in a tube with rotor–assembled strands mixed by spiral slot rotor and low flow resistance rotor. 2013。

•Simulation of Circular Tubes Fitted With V Cut and Square Cut Rotors. 2013。

•Differential Molding System for Micro Injection Molding of Thermoplastics. 2013。

•Numerical study on thermo-hydraulic characteristics of turbulent flow in acircular tube fitted with helical blade rotors. 2013。

•Heat transfer enhancement in the tube fitted with LefteRight helical blade rotors. 2013。

•Heat transfer enhancement in a tube fitted with helical blade rotors with grooves. 2013。

•Performance assessment in a tube with rotor–assembled strands mixed by spiral slot rotor and low flow resistance rotor..2013。

•2012

•Heat transfer enhancement in double-pipe heat exchanger by means of rotor-assembled strands . 2012

•Orthogonal Design Study on Factors Affecting the Degradation of Polylactic Acid Fibers of Melt Electrospinning. 2012。

•2011

•Heat transfer and friction characteristics of turbulent flow through plain tube inserted with rotor-assembled strands . 2011。

•Filling-To-Packing Switchover Mode Based on Cavity Temperature for Injection Molding. 2011。

•Dissipative particle dynamics simulation on the fiber dropping process of melt electrospinning. 2011。

•Gas barrier and morphology characteristics of linear low-density polyethylene and two different polypropylene films. 2011。

•Online measurement of rheological properties of polypropylene based on an injection molding machine to simulate the injection-molding process. 2011。

•Development of internal circulation two-platen IMM for thermoplastic polymer. 2011。

•2010

•Online pressure–volume–temperature measurements of polypropylene using a testing mold to simulate the injection-molding process . 2010。

•Orthogonal design study on factors effecting on fibers diameter of melt electrospinning. 2010。

•2009

•On-line testing equipment of P-V-T properties of polymers based on an injection molding machine . 2009。

•Multistep Analysis of the Mechanical Performance of an Air spring. 2009。

•Melt electrospinning of low density polyethylene having a low melt flow index. 2009。

•2008

•Miscibility, Morphology, Thermal, and Mechanical Properties of a DGEBA based Epoxy Resin Toughened with a Liquid Rubber . 2008。

•Multistep analysis of the mechanical performance of an air spring. 2008。

•Laboratory inverstigation and commercial test for rotors-assembled strand applied in smooth tube. 2008。

•2007

•An implicit control-volume finite element method and its time step strategies for injection molding simulation . 2007。

•Morphology, Dynamic mechanical and thermal studies on poly(styrene-c0-acrylonitrile) modified epoxy resin/galss fiber composites. 2007。

•2003

•Visual analysis of the flow behavior of core material in a fork portion of plastic sandwich injection molding . 2003。

實驗室介紹

“高分子材料先進制造英藍實驗室”由教育部“新長江學者獎勵計畫”特聘教授 楊衛民為學術帶頭人，是一支人員組成合理、創新能力強、具有很大發展潛力的研究隊伍。創新團隊依託我校“有機無機複合材料”國家重點實驗室、“輪胎設計與製造工藝”國家工程實驗室以及“高分子材料加工裝備”教育部工程研究中心，努力建設國家重點學科“化工工程機械”、“材料加工工程”以及北京市重點學科“機械設計及理論”；同時，圍繞“高端裝備製造”和“新材料”兩大戰略新興產業發展的國家重大需求開展研究，在“高分子材料加工成型高端裝備”領域系統深入地開展高分子材料精密成型原理及裝備、高分子材料加工成型重大關鍵裝備以及高分子材料加工成型微納製造裝備等研究工作。

實驗室室訓

集天下大成，育華夏英才；創天工奇技，造世間名物。

獲獎記錄

國家獎

•塑膠精密成型技術與裝備的研發及產業化 國務院科技進步二等獎 2011。

•工業連續化廢橡膠廢塑膠低溫裂解資源化利用成套技術及裝備 國務院科技進步二等獎 2011。

省部獎

•植物纖維與高分子複合擠出裝飾型材生產技術及裝備 山東省科技進步二等獎 2013。

•幅膠胚擠出成型關鍵工藝及裝備 中國石油和化學工業聯合會科技進步二等獎 2013。

•冷態煉膠和節能硫化與輪胎低阻耐磨關鍵技術研究及其套用 中國石油和化學工業聯合會科技進步二等獎 2012。

•精密塑膠注射成型裝備研發及產業化 寧波市科技進步一等獎 2012。

•高分子材料PVT線上測試技術及套用 中國石油和化學工業聯合會科技進步二等獎 2010。

•基於可視化試驗與CAE模擬的注射成型工藝最佳化 北京市科技進步三等獎 2010。

•伺服節能塑膠注射成型工藝裝備研發及大規模產業化 寧波市科技進步一等獎 2009。

•伺服節能塑膠注射成型工藝裝備研發及大規模產業化 浙江省科技進步二等獎 2009。

•新型化工余壓能回收技術與裝置 化工部科技進步三等獎 1997。

•橡膠防水卷材連續硫化擠出生產線 化工部科技進步三等獎 1995。

•L型擠出機頭內橡膠流動均勻性及其工業套用的研究 第三屆北京青年優秀論文獎 1994。

•L型機頭寬幅膠板生產線 化工部科技進步三等獎 1992。

•1999年入選北京市“新星計畫”。

•2005年入選教育部“新世紀優秀人才支持計畫”。

•2011年入選教育部“新長江學者獎勵計畫”首批特聘教授。

•獲得“侯德榜化工科技創新獎”。

•“北京市優秀教師”

•“全國化工優秀科技工作者”等稱號。