优秀博士成长故事——高书涵:大气压脉冲放电及射频放电等离子体的数值模拟研究
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优秀博士成长故事——高书涵:大气压脉冲放电及射频放电等离子体的数值模拟研究

2022-10-31

  我是高书涵,来自山东大学,师从张远涛教授,为电气工程学院放电等离子体及其生物医学应用科研团队2023届博士毕业生。博士期间主要从事大气压脉冲放电及射频放电等离子体的数值模拟研究工作,在《Physics of Plasmas》,《IEEE Transactions on Plasma Science》,《Plasma Science and Technology》,《物理学报》等国内外杂志共发表SCI期刊论文8篇,并与导师合作在Springer Nature Press出版的学术专著《Pulsed Discharge and Plasma Application》中编著第17章内容《Numerical Study on Plasma Characteristics Driven by Pulsed Voltages from Microseconds to Nanoseconds》。

  大气压脉冲放电由于其能量利用率高、可以生成多种活性粒子且容易形成均匀的放电等优势,在材料、环境、医学等应用方面具有广阔的前景。相对于传统的交流驱动,脉冲驱动放电的放电电流和功率更大,更多的能量被用来加速电子而不是加热气体。此外,在输入功率相同的情况下,脉冲激励放电所得到的电子密度有明显的增加,同时基态氧原子、激发态氧分子及臭氧密度等活性粒子的密度也均有明显的提高。但是由于脉冲电源的限制,难以对放电现象进行较大范围的参数考察,再加上脉冲放电本身比较剧烈,实验诊断具有一定的难度。我在攻读博士期间,利用等离子体流体模型和粒子模型等数值模拟工具的优势,克服实验诊断上的困难,从宏观和微观等多个角度对大气压脉冲放电等离子体进行了细致而充分的研究,解释了微秒级乃至纳秒级脉冲放电在多种放电条件下的演化特性和放电机理,并成功引入机器学习相关算法极大提升了脉冲放电的计算效率,扩展了放电参数的遍历范围。此外,博士期间我还在大气压脉冲调制射频放电领域做了大量的数值模拟研究工作,解释了脉冲调制射频放电的击穿特性和模式转换特性;探究了大气压级联放电中前置脉冲电压对于脉冲调制射频放电起辉过程的影响及其内在演化机制;针对特高频段下出现的首电流脉冲现象,利用流体模型从带电粒子的空间分布和鞘层电场的演化等角度系统地阐述了首电流脉冲出现的原因并提出了相应的调控策略;这些研究为大气压脉冲放电及射频放电在实际工业生产和医学领域的应用奠定了坚实的理论基础。

  我在博士期间曾发表多篇学术论文,对于发表SCI论文,我认为最重要的是要摆正心态,在科研过程中始终以高标准来要求自己。要从一开始就做好充足的准备,提高论文的质量,以SCI期刊上论文发表的要求来要求自己,同时还要紧跟学术发展,坚持阅读学习相关专业高水平期刊中的每一篇学术论文,及时了解相关方向发展的最新动态。论文发表需要一个过程,厚积方能薄发,在这个过程中我们要耐得住寂寞,同时,论文的每一次被审稿都是和行业顶尖专家的交流,要把握好这种交流的机会,努力提升自己。在做科研过程中要有冲劲,不能有惰性,要跳出舒适圈,有压力在,才会朝着自己的目标去努力,去奋斗。

  萧伯纳说过,世界上只有两种人——高效率的人和低效率的人。我自认为属于前者。通过制定计划来提高效率,远比在实验室消磨时光更有效。我会给自己设定以年为期限的长期计划,再逐步具体到每月每天的任务量,保证目标的科学合理性,然后尽自己最大的努力把每天的目标达成,如果高效完成,就把剩余时间奖励自己来休闲放松,转动生活的万花筒来寻找更多乐趣。在生活中做科研,不知不觉已经成为了我的常态。我每天都坚持阅读大气压等离子体领域的前沿研究成果,每月都对自己学术上的表现进行总结。按照自己的节奏在科研的道路上不断开拓着天地,既保持高质量的科研,又享受高质量的生活。

  当科研能够自然而然地成为生活的组成部分,将学术融于生活,静待花开。虽不比东篱下潜心种菊的五柳先生,又何尝不是一种悠然。我希望有更多“科研人”能够找到属于自己的节奏,不遗余力地奋斗,努力实现属于每个人的“科研之梦”。

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