近日，中国建筑材料联合会发布了全国建材行业2023年度“十大科技突破领军人物”榜单，中国建材总院所属水泥新材院叶家元教授专注于低碳水泥基材料开发与数字化研发工作，在低碳胶凝材料开发与应用方面做出了突出贡献，荣获 “十大科技突破领军人物”荣誉称号。和小料一起去看看吧~
中国建筑材料联合会开展的全国建材行业年度十大科技突破领军企业和领军人物评选活动，旨在深入贯彻落实习近平总书记关于“培养造就一批具有国际水平的战略科技人才、科技领军人才、创新团队”等指示精神，加快在全国建材行业树立一批科技创新典范，营造科技创新的浓厚氛围，发挥科技创新对建材行业绿色低碳安全高质量发展的支撑作用，践行“宜业尚品、造福人类”的建材行业发展目标。
叶家元的科研人生
叶家元，博士，正高级工程师，现任中国建筑材料科学研究总院有限公司水泥新材院副院长，兼任中国硅酸盐学会水泥分会副理事长、中国材料研究学会青年工作委员会常务理事兼副主任委员、中国建筑学会建筑材料分会理事等。
叶家元长期从事低碳水泥基材料开发与水泥基材料数字化研发工作，在相关领域承担完成14项科研项目，申请专利120余件（授权发明专利30余件；申请国际发明专利21件），发表论文100余篇（SCI/EI收录50余篇），制修订标准12部，获得省部级科技奖励6项。针对赤泥等难利用固废高效利用、工艺深度低碳及产品性能提升等多维目标难协同的问题，攻克了大掺量固废高效制备高胶凝性水泥熟料、低成本硅铝质低碳复合水泥性能调控等多项技术难题，获得了固废用量超过50%、28天抗压强度不低于60MPa且单位产品CO2减排不低于100kg/t的低碳胶凝材料，并开发了道路材料及饰面砂浆、新型墙材等系列产品；围绕数字化发展前沿，创新运用大数据、机器学习等数字化与智能化手段，开发了低碳水泥基材料高通量制备系统，构建了低碳胶凝材料矿相数据子集（“熟料字典”）及涵盖5万条数据的水泥基材料组成-工艺-物性基础数据库，创制了无监督自学习的低碳胶凝材料性能预测系统，实现了粉磨-预分解-煅烧-冷却等关键流程与装备的数字化与可视化仿真，为解决水泥基材料低碳、高质的多冲突目标深度耦合提供了创新手段。
投身共性关键技术攻关
2007年，叶家元硕士研究生毕业于中国建材总院，从此踏入了科研生涯。刚刚步入职场，他对未来充满了迷茫，对科研的方向一无所知。然而，求学和工作的连贯性使他的身份转变相对顺利，从学生到员工的角色切换并没有让他措手不及。作为一位助理工程师，他协助团队带头人张文生教授开展固废资源化利用技术研究，并以课题组副组长的身份连续承担了两个国家“863”计划课题。
慢慢的，叶家元开始融入科研的氛围，悄然攀向科研的高峰。他逐渐具备独立从事研发工作的基本能力与素质，在担任工程师期间，获得国家自然科学基金委青年基金项目的资助，参与“十三五”技术预测工作，使他跨入了低碳胶凝材料开发与应用研究领域。晋升高级工程师后，他参与国家最后一批“863”计划课题，并获得国家自然科学基金委面上项目等多个科研项目的资助，使他对科研工作的见解更加深睿。晋升为正高级工程师后，叶家元将目光投向“碳达峰”“碳中和”科技创新工作，参与“水泥行业的低碳/零碳流程再造工艺技术与示范”实施方案的编制与指南建议，同时主持“十四五”国家重点研究计划课题“硅铝质低碳复合水泥及其性能调控与应用关键技术”和中国建材集团原创技术策源地项目“水泥基材料数字化研发”，使他逐渐成长为行业内的优秀青年学者。这一刻，他的科研人生发生了根本性转变，他将努力追求在新型低碳胶凝材料数字化设计等领域做出原创性贡献。
在叶家元的科研生涯中，他一直致力于产学研用融合，注重科技成果应用推动水泥基材料工业绿色低碳转型。他阐明了碱激发与化学碳化的协同作用机制，攻克了富钙固废大掺量替代石灰石制备水泥等关键技术，成功开发了新型低碳硅铝质胶凝材料。相关成果在数十条水泥生产线成功应用，并实现了在高等级公路等数个工程中规模化应用，每年支撑超过2000万吨水泥的节能减排。因在低碳胶凝材料开发与应用方面的突出贡献，他获得了中国建筑材料联合会•中国硅酸盐学会建筑材料科学技术奖二等奖、中国循环经济协会科技进步奖二等奖、中国非金属矿协会科技进步一等奖等6项科技奖励，并荣获2023年度全国建材行业十大科技突破领军人物、2023年度中国循环经济协会创新人才奖等个人荣誉。
叶家元致力于理论攻关，注重采用新手段发现新机制。他运用分子动力学方法模拟了C-S-H结构，可视化重现了硅氧四面体复杂键合结构的变化与演化，填补了国内研究空白，对该领域的发展起到了重要引导作用。以相关成果为主要内容的论文《分子动力学模拟水化硅酸钙Ca4Si6O14(OH)4•2H2O 的结构》，是国内该领域首篇中文论文。因在C-S-H结构研究方面取得的成就，他获得了第七届中国硅酸盐学会优秀论文奖和第十三届中国硅酸盐学会青年科技奖等荣誉。
拓荒水泥基材料数字化研发
叶家元一路奋斗、拼搏创新，成为中国建材总院的青年骨干。他以集团原创技术策源地“揭榜挂帅”项目“水泥基材料数字化研发”为起点，力争为我国水泥基材料工业的数字化升级与智能化转型做出新贡献。
叶家元作为该项目的技术总负责人，面向第四次工业革命的数字化国际前沿及我国流程工业智能化发展的重大需求，围绕水泥基材料“智能化”及“双碳”发展目标，力争创建新型低碳胶凝材料数字化设计与智能化制造等系列原创技术，打造多种数字化技术与多个数据库融合并引领材料学-计算机科学多学科交叉发展的水泥基材料数字化研发平台，培育一支在水泥基材料数字化细分领域具有重要国际影响力的研究队伍，为水泥基材料工业绿色低碳高质量发展提供前沿性与颠覆性数字化策源技术支撑。
依托“水泥基材料数字化研发”项目，叶家元带领由杰出青年基金获得者、“十四五”重点研发计划项目首席科学家、全球高被引学者及青年科技骨干、博士后研究人员、硕博士研究生构成的97人庞大团队，历经近两年的攻关，构建了熟料矿相数据库及水泥基材料组成-工艺参数-物理性能数据库，数据容量超过5万条；开发的熟料强度预测系统已进化至预测误差控制在1.0MPa以内，并在合肥南方等国内外10余条生产线推广应用，且内嵌于雅砻江公司的大型水电站工程物资质量管理智能化平台，助力工程建设单位有效管理熟料、水泥、粉煤灰等原材料质量；基于国产化软件，开发了水泥颗粒破碎的多尺度能质耦合模型、基于双重网格动态负债平衡算法的多组分大规模颗粒流输运与反应模型，构建了跨时序与跨尺度复杂工况下预热-分解-煅烧-冷却过程的实时交互可视化仿真与模拟系统。取得的上述成果，为低碳熟料新体系发现与创新提供了数字化工具，为粉磨设备动态磨损分析及选粉机、分解炉、篦冷机工况优化提供了数字化解决方案，为采用国产化工业软件创建数字工厂及实现数字孪生奠定了条件。
近两年时间里，叶家元带领的项目组，发明了熟料体系活性数字化优化与调控等新技术2项，提出水泥基材料高通量试验等新方法3种，创建熟料矿相数据档案等数据库4个，建立基于机器学习的熟料活性调控模型等模型6个，开发水泥邦德功指数自动化实验装置等新装置6台套，申请发明专利69件，其中国际发明专利21件，取得软件著作权21件，取得了丰硕成果。
每个科研项目都有价值与意义，但“水泥基材料数字化研发”项目的意义更为非凡。在这个数字化时代，在叶家元的带领下，项目组不仅要成为水泥基材料数智化研发领域的拓荒者，更要成为数智化技术赋能构建现代化水泥基材料产业体系的引领者，为我国科技自立自强贡献力量。
热心公益事业
叶家元曾承担《硅酸盐学报》的兼职编辑任务，他专注于水泥混凝土领域稿件的预审、送审、录用等管理工作，同时担负论文的校正及修订工作。坦率地讲，这项工作对人的耐心提出了巨大挑战，尤其是论文校正这项极其细致的任务。初期，叶家元的工作效率相对较低，尽管学术语言对其并非难题，但由于未完全掌握编辑规范，一篇论文的校正与修订通常需要10个小时以上。然而，在编辑部的指导下，叶家元的业务能力迅速提升，在后期已经能够高质量完成一个星期内进行一期20余篇稿件校正的工作任务。这项兼职工作虽然辛苦，占用了大量业余时间，但叶家元坚信其价值。目睹经过编辑的论文快速发表，叶家元就如同见证新生儿的健康降世一般欣喜不已。尽管这份工作大多在幕后，没有鲜花、没有掌声，但叶家元认为为行业学术发展与进步贡献他的微薄之力是绝对值得的。
除此之外，叶家元还担任中国硅酸盐学会水泥分会的副理事长等职务。这些职务不仅是同行对叶家元的信任，更是其为行业做贡献的责任。通过中国硅酸盐学会水泥分会等平台，叶家元协助组织了十多届次的国际、国内学术会议，参会人数累计超过5000人次，学术报告累计超过700场次。这些会议已经成为行业科技工作者，特别是硕博士研究生进行学术交流的重要平台。
在这些公益活动与公益服务中，叶家元为促进行业的繁荣与发展贡献自己的一份力量而感到自豪。
师徒相长
叶家元现为总院硕士研究生导师及武汉理工大学、中国地质大学（武汉）、郑州大学等6所高校的兼职硕博士研究生导师。他把“企业导师”“校外兼职导师”看成一份实实在在的工作，一心一意为学生提供全方位指导。叶家元认为除了在科研工作上取得突破，他指导的研究生们在职场上快速且顺利地适应新岗位，成长为他以之为傲的“学术传人”也是非常有成就感的事业。
对学生的要求，叶家元一贯坚持品德与态度第一。在他看来，品德和发展潜力比能力更为重要。他经常告诉同学们，踏踏实实做人，勤勤恳恳做事。他反复向同学们强调：科研工作虽然强调创新，也鼓励个性，但这一切的前提必须是有一颗阳光、健康与向上的心，即必须具有高尚的人格和品德来驾驭创新能力。
在科研活动与研究生培养工作中，叶家元常常面临时间不够用的问题。这让他学会了时间管理，不再为繁多的事务性工作焦虑。他逐渐接受这种日常状态，心态的改变进而带动了行动上的改变。叶家元变得善于应用碎片时间，能将零散时间有机地投入到一项工作中，使在时序上分散完成的工作能够成为一个体系，不至于出现前后分割、前后混乱的现象。这种积极应对问题的态度，不仅让他承担的事务井然有序，也让他的工作效率逐渐提升。
迈向未来
叶家元对行业发展趋势有着自己的见解：“低碳将是行业未来主题，也是行业高质量发展及转型升级的重大机遇”、“数字化升级与智能化转型是诸如水泥等典型流程工业的必然趋势”。叶家元以吴中伟院士、顾真安院士等前辈为榜样，“惜寸阴、争今朝、爱祖国”。他将紧抓绿色低碳发展、数智化转型迫切需求，将致力于水泥基材料数字化研发，紧跟第四次科技革命步伐，以最大热情投身于“双碳”工作，创新开发低碳胶凝材料，推动低碳水泥基材料应用，积极谋划低碳水泥基材料知识产权布局与标准体系建设，力争提升我国在低碳领域的国际话语权。
寄语人生
叶家元深谙人生哲理，他的寄语简单而深刻：“吃亏是福，跑腿使人进步！”在他看来，从吃亏中汲取教训，通过跑腿积累经验，是人生进步的不二法门。他一直奉行踏实工作、勤恳做事的原则，认为真正的成就来源于踏踏实实的努力。
