團隊成員深入企業進行調研。

量子光學與光量子器件國家重點實驗室教師指導學生開展科研。

團隊成員在長治黎城黨參種植基地調研。圖片均為資料圖

在中國國際大學生創新大賽（2024）總決賽現場賽上，經過激烈角逐，我省5個項目獲得金獎，10個項目獲得銀獎。其中，山西大學“‘碳’察秋毫——高精度碳排放監測設備”項目斬獲金獎，“基於溫差發電的燃料電池汽車余熱能量回收系統”“參參不息——國內菌鏈黨參新質生產先行者”等4個項目獲得銀獎。

瞄准問題大膽創新

一個個創新點書寫學子報國志

“學校在光譜技術領域有著深厚的積累，目前國內碳監測儀器市場受到進口儀器技術壟斷，我們嘗試利用激光吸收光譜技術進行高精度溫室氣體濃度檢測，並通過自主創新，為提高我國碳核算校驗精度貢獻青春力量。”在一次偶然的聚會中，田志寬、武晉鴻、申昂靈、劉鈺濤、石馨怡、原夢6位年輕學子思想碰撞，迸發出創新的火花。

這6位團隊成員分別來自山西大學物理電子工程學院、經濟與管理學院和美術學院，他們都曾在學校量子光學與光量子器件國家重點實驗室進行過科研訓練，並對激光吸收光譜技術有著同樣的興趣。此次，該團隊“‘碳’察秋毫——高精度碳排放監測設備”項目榮獲大賽高教主賽道金獎，他們採用腔增強激光吸收光譜技術，實現了大氣溫室氣體含量的高精度測量。“該項技術的突破，有望打破高精度碳排放監測儀器被進口產品壟斷的局面，為‘雙碳’目標碳排放總量核算數據的自主性提供有力保障。”項目負責人田志寬介紹說。

在長期對燃料電池汽車的研究中，“基於溫差發電的燃料電池汽車余熱能量回收系統”項目團隊觀察到，氫能及燃料電池的熱耗散問題，嚴重降低了系統的能源轉換效率，還限制了燃料電池汽車等應用場景的續航能力。一次可圈可點的創新實踐由此起步。

“項目最大的創新點，就是我們的溫差發電方案，包括發電片和針型散熱器，可以適用於低溫差條件下。與某行業領先的國外產品相比，發電效率提升了76%，並首次實現低溫差條件下高發電效率。”該項目負責人、山西大學物理電子工程學院大三學生閆思遠介紹了項目中處於行業前沿的技術，“適用於燃料電池汽車低溫差條件下的層疊式溫差發電方案，通過兩種熱電薄片交替設置，壓縮體積的同時還可提高熱流傳遞效率﹔更高效的銻摻雜碲化鉍溫差發電片，團隊對碲化鉍進行成分摻雜、結構優化、合成優化、成形優化，低維化熱電轉換效率提升76%、機械性能提升60%、導電性提升50%﹔通過對冷流道進行布置優化、對散熱器進行構型優化，設計出能快速降溫的針型散熱器，成功首次實現將低溫差環境下的溫差增加到30攝氏度……”

在太行山區，黨參是當地農民的重要收入來源。胸懷科技報國夢、振興鄉村夢，山西大學另一群師生把目光瞄向了黨參。

“我們參加過學院承擔的國家鄉村振興第三方評估重大任務，在7年時間裡足跡遍及國內19個省、400余個區縣，走訪過10萬多農戶。”山西大學經濟與管理學院輔導員、“參參不息——國內菌鏈黨參新質生產先行者”項目指導教師張靜告訴記者，一方面積極響應國家政策號召，推動中醫藥產業的發展﹔另一方面，團隊成員多來自黨參種植地區，對家鄉的黨參種植產業懷有深厚的情感，對其現狀也有深入了解——黨參種植目前面臨諸多難題，包括連作障礙、病虫害以及雜草侵襲等，導致種植成本不斷攀升，生產效率低下。為此，團隊成員多次深入我省長治、晉城及甘肅隴南等地調研、採集土樣，開展科學試驗，並結合現代農業生物科技，推出了黨參土壤專用的微生物菌劑。

攻堅克難不言放棄

一次又一次突破見証學子奮斗路

“3月初，春寒料峭中，我們正式啟動研發。”閆思遠回憶說，“4月，團隊正式開始核心材料的研發。經過討論，我們選用了碲化鉍作為溫差發電片的基礎材料，並嘗試通過銻元素的摻雜改性來提高性能。然而，早期實驗一再失敗，一次次的實驗數據讓人沮喪：摻雜比例稍有變化，材料性能便會急劇波動。”　　

在實驗室的一個深夜，閆思遠在翻閱了大量文獻后，提出了新的燒結溫度控制方案。“第二天，董磊教授建議我們利用激光光譜研究所的微觀結構表征設備，觀察材料的內部組織結構是否存在問題。這次嘗試為我們打開了思路，我們逐步調整了配方參數。”在持續一個月日夜不停的研究后，在董磊教授、喬曉艷老師等多方幫助下，他們終於得出了符合要求的性能數據，電導率和熱導率達到了預期值。“實驗室裡，大家的激動難以言表。”閆思遠說，之后他們把重點轉向散熱器設計，“我們聯合北京航空航天大學設計了一種新型針型超速降溫散熱器，但加工極其復雜，傳統工藝多次失敗，散熱器模型不是變形就是斷裂。之后團隊轉而採用3D打印技術，在實驗室反復測試，機械組同學常常一連幾個小時守在打印設備旁。經過努力，新型散熱器的熱量傳導能力比之前提升了20%，我們離成功更近了一步。”

“‘碳’察秋毫——高精度碳排放監測設備”項目團隊也在創新路上留下奮斗的足跡。

“在研究過程中，團隊面臨的首要問題是選擇什麼樣的腔結構才能保障系統的靈敏度和穩定性。”田志寬回憶說，在歷經兩次調整后，腔結構仍存在著各種各樣的問題。他帶領團隊成員重新開始，歷經數夜的討論和日復一日的實驗后，最終擇定了兩鏡V型腔結構。之后，他們又採用全新技術調整光膠和腔體等材料，努力降低成本……瞄准關鍵點，一齊發力，聯合攻關，獲得了6項專利技術，發表了3篇學術論文，用汗水澆灌出了勝利之花。田志寬高興地說：“整個項目實現了兩鏡V型腔架構、多光譜技術融合算法以及微流採樣技術等3項核心技術創新，解決了常規腔增強吸收光譜技術存在的靈敏度低、測量慢以及穩定性差等問題，研制了核心部件全國產的溫室氣體激光分析儀。”

“由於課程繁重，大家經常隻能利用中午吃飯的間隙以及晚上自習結束后的時間來完善項目，在這些有限的空余時間裡，我們一起優化項目內容，經常工作到深夜。”“參參不息——國內菌鏈黨參新質生產先行者”項目指導老師叢建輝教授說。團隊成員在老師們的鼓勵下走出課堂和書本，深入實地調研黨參種植問題，更深化了對實際問題的認識，也在與當地種植戶的交流中獲得許多第一手數據及更深刻的感觸。“我第一次感受到了土壤真正的溫度。”項目負責人、該校經濟與管理學院學生馬瑋悅說。

“這段歷程不僅改變了我的學術生涯，也讓我深刻明白，科學的魅力在於永不放棄的探索精神。”參賽學生們在創新實踐中感悟、成長。

營造氛圍助力逐夢

全方位全過程搭建學子成長成才新“賽”道

“從專業知識的傳授到實驗室的具體操作，從項目指導到人生啟迪，馬維光和趙剛兩位老師為我們提供了很多指引。”“項目的成功離不開每個人的付出，更感謝幾位老師對我們的耐心指導和生活上的幫助。”申昂靈、石馨怡等充滿感激地說。

“大膽創新，不怕失敗。”閆思遠和團隊成員們也一直記著董磊、喬曉艷等多位老師的鼓勵和幫助。

“每一個偉大的發明都是從無數次失敗中誕生的。”叢建輝教授、梁振教授、張靜老師，或與團隊成員一起深入基層調研，或指導學生開展科學實驗，給予了團隊成員莫大的鼓勵與支持。

參賽學生充滿感激地說：“整個研發過程中，學校給予了我們巨大支持，從實驗設備到經費保障，再到開放的科研平台，為我們的每一步提供了強有力的后盾。”

在全國總決賽大戰打響前，為勉勵參賽學生沉穩應賽，山西大學黨委副書記、副校長張天才和教務處處長宋鵬、副處長李鵬去往現場，各項目指導老師全程陪同，與參賽學生同吃同住並及時進行輔導。

其實，從創新大賽校賽開始，山西大學便高度重視。宋鵬介紹說：“我們及早謀劃，於2024年1月就啟動了二級學院的項目申報，並積極對接科技處、社科處、招生就業處、產業處等單位，廣泛動員，深入挖掘，實現了二級學院參賽全覆蓋、各賽道組別報名全覆蓋。學校還多次召開專題會議，專項部署、科學謀劃、有序推進重點項目遴選，並積極邀請校內外專家圍繞項目邏輯、內容凝練、模式構建等方面對參賽項目團隊進行針對性培訓與指導。從校賽、省賽至國賽，學校累計邀請專家100余人次，組織賽事專項培訓60余場。”

近年來，該校先后入選首批全國創新創業教育改革示范高校、全國創新創業典型經驗高校50強，獲批國家級創新創業教育實踐基地、省級高水平創新創業學院及省級創新創業示范中心，創新教育已貫穿學校教育活動全過程。與此同時，將大學生創新訓練計劃項目、學科競賽、專利軟著、學術論文等納入創新創業學分管理，在學生保研加分、教師職稱晉升等方面均開辟了創新創業新賽道﹔大力實施“融入式”創新創業教育改革模式，以課程建設為抓手、師資培育為保障、實踐平台為支撐、大賽舞台為檢驗，將第一課堂與第二課堂緊密結合，培養學生敢闖、會創﹔採取“3+3+3”創新創業育人模式，即“導師+公司+學生（創客）”的團隊組織形式、“實驗室+眾創空間+科技園”三級孵化機制、“專家學者資源+教學科研實驗室設備資源+專利庫資源”三類資源整合優化，全力支持和促進學生開展創新創業實踐。

“2024年，我校大學生在中國國際大學生創新大賽、ASC世界大學生超算競賽、挑戰杯賽等國內外高水平學科競賽中獲得國家級獎項226項，獲省部級學科競賽獎項538項。”宋鵬表示，學校將繼續堅持“以賽促學，以賽促教，以賽促創”，引導青年學子在創新實踐中增本領、長才干，在中國式現代化的廣闊天地中貢獻青春力量。（李林霞 張穎）

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