刘尚合,男,1937年4月出生于山西省闻喜县。1964年毕业于北京师范大学物理系,同年留校任北京师范大学物理系教师,1979年7月调入军械工程学院,历任教研室主任、电磁环境效应国家级重点实验室主任、学术委员会主任等职。1999年当选为中国工程院院士。现任军械工程学院教授,博士生导师,静电与电磁防护研究所所长。
刘尚合院士长期从事装备静电与电磁防护研究,是我国静电安全工程研究领域的奠基人,是我国装备电磁环境效应研究的开拓者。先后获全国科学大会奖1项,国家科技进步一等奖1项、二等奖1项,省部级(军队)科技进步一、二等奖共9项、三等奖6项,国家发明专利12项,出版专著3部,发表学术论文200余篇。1993年获中国静电研究与应用重大贡献奖、1999年获中国人民解放军专业技术重大贡献奖。被评为全国优秀教师、全军优秀教员、全军英模代表。培养博士、硕士研究生50余名,获全国百篇优秀博士学位论文1人,获省部级优秀博士、硕士学位论文7人。因科研成绩突出,先后荣立一等功一次,二等功一次,三等功二次。主要成就和贡献如下:
一、在我国早期半导体离子注入方面做出了开创性工作
在1969年至1979年国家重点攻关项目毫米离子束“696”会战中,与同事合作完成了半导体离子注入基本规律与应用研究,首次在国内研制成功离子注入MOS集成电路、Si中注入As+激光退火和GaAs注入S+、注入O+等新工艺,为我国微电子技术的发展和装备的小型化提供了技术支撑。同时,合作完成并出版《离子注入原理与技术》专著,为该项技术的推广应用奠定了坚实的技术基础。
二、在弹药防静电危害理论与技术研究等方面做出了重大贡献
针对静电引起弹药燃烧、爆炸等恶性事故造成人员伤亡和财产损失的严重情况,瞄准国内外静电防护领域亟待解决的关键技术及疑难问题,刘尚合院士带领项目组率先开展了弹药防静电理论与技术研究,从理论、方法、材料、工艺和仪器设备等方面,系统地解决了弹药静电防护工程中的众多技术难题,形成了系统的静电防护理论和技术体系,推动了我国静电安全工程学的建立和发展。
1. 突破经典理论框架,建立了高压静电场中物质导电理论和欧姆定律微分形式的一般表达式及静电发火数理模型,提出了桥丝式电火工品静电感度测试方法,研制了电火工品真实静电感度测试仪,解决了国内外尚未解决的弹药“反常发火”等疑难问题,其研究成果具有国际先进水平。
2. 首创“信号自屏蔽-电荷耦合”测试原理和“非静电力作功-变容升压”人体高电压实验方法,研制成功静电电位动态测试仪,解决了国内外现有仪器不能准确测试静电动态电位的问题,首次测定并验证了人体静电电位的极端值。
3. 首次利用射束技术开展了聚合物抗静电改性研究,研究成功能够提高聚合物中π-电子浓度的“分段衰耗式”电子束抗静电改性工艺和抗静电改性剂,为消除弹药包装材料的静电危害提供了技术途径。
4. 提出了弹药静电防护的基本理论和方法,研究了形成静电危害的基本要素和防护对策与措施,制定了3项军用标准,出版《静电防护理论与技术》专著1部。
5. 主持创建了我国第一个国防静电计量测试站,建立了国内最高静电计量标准,解决了多年困扰我国高技术领域的静电测试量传的技术难题。
三、在装备电磁脉冲模拟与电磁脉冲效应研究方面取得了重要创新
针对装备在电磁脉冲效应及防护方面亟待解决的关键技术问题,刘尚合院士带领项目组开展了装备电磁脉冲模拟与防护技术研究。在电磁脉冲模拟和防护理论、技术、方法、手段等方面取得了一系列重要的创新性成果,为装备研制、生产、试验和储运、使用提供了重要技术支撑。建成了电磁环境效应国家级重点实验室,并在2010年全国28个国家级重点实验室评估中达优,名列前矛。
1. 在电磁脉冲场理论与模拟技术研究方面取得重要创新。针对国际上ESD辐射场Wilson等模型、IEC61000-4-2标准、雷电回击工程模型及相关理论中存在的问题,建立了静电放电辐射场理论模型,提出了静电放电抗扰度实验新方法并建立了新的实验平台;指导研究生提出了雷电回击电流脉冲函数表达式,建立了雷电电磁脉冲场理论模型,确定了雷电电磁脉冲场的时空分布规律并被实验证实;提出了雷电电磁脉冲场模拟方法,在国内首次研制成功雷电电磁脉冲场与核电磁脉冲场综合模拟系统,为装备电磁脉冲场效应研究提供了先进的实验手段。
2. 在电磁脉冲场测试技术研究方面取得重要突破。他指导研究生突破传统方法,提出了天线高阻耦合、直接电光调制脉冲电场测试原理,研制成功宽带脉冲电场测试系统,解决了快沿瞬态电磁脉冲场测试的技术难题。
3. 在装备电磁脉冲效应、评估方法及防护技术研究方面取得重要进展。他带领项目组从元器件、组件到系统分三个层次、13个专题,系统地研究了装备及共用电路单元的电磁脉冲效应,揭示了能量耦合规律,确定了干扰、损伤阈值以及作用机理,提出了装备电磁脉冲防护方法,为装备电磁防护提供了科学依据;构建了装备电磁环境响应模型和效应评估准则,为系统级电子设备电磁环境效应评估奠定了理论与技术基础。
4. 针对传统电磁防护技术的不足,他提出了基于电磁仿生的电磁防护新概念、新理论和新技术,开辟了电磁防护研究的新方向,为我国装备电磁环境效应研究作出了开创性贡献。
四、为我国载人航天工程静电与电磁安全性评价研究作出了重要贡献
针对载人航天工程中航天员舱内和出舱活动过程中的静电与电磁安全问题,刘尚合院士亲自进模拟舱测试并带领项目组先后完成了“某装备纯氧环境下安全性研究”、“某装备纯氧环境故障安全性验证”等项目。首次提出了某材料的静电放电引燃能量测试方法,研制成功高低压纯氧环境静电点火能试验系统;研制了某航天系统静电动态电位测试仪、防静电织物测试仪、静电安全性检测装置和纯氧环境静电性能测试装置;基于辐射频谱扫描和热扫描方法研究了某航天系统正常工作状态和故障状态的电磁安全性;提出了某装备纯氧环境静电与电磁安全性评价方法,解决了“神舟五号”载人航天飞行和“神舟七号”宇航员出舱活动的静电和电磁安全性评价难题。