張信榮:“搞科研,就要走新路走難路”(講述?弘揚(yáng)科學(xué)家精神)

* 來源 : * 作者 : admin * 發(fā)表時間 : 2022/07/15 17:15:06 * 瀏覽 : 1508

張信榮:1973年生,北京大學(xué)工學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師,天然工質(zhì)熱力學(xué)循環(huán)及其傳熱傳質(zhì)領(lǐng)域研究者,致力于多項(xiàng)天然工質(zhì)二氧化碳發(fā)電、制冷和制熱熱力學(xué)循環(huán)研究。2017年起先后被聘為北京2022年冬奧會工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)<摇宜倩^二氧化碳跨臨界直冷制冰系統(tǒng)專家等。

要經(jīng)常問自己,什么是最重要的事;一旦確定了,就堅(jiān)持不懈地努力,篤定前行。終有一天,你會與所追求的目標(biāo)不期而遇。”6月中旬,北京大學(xué)工學(xué)院2022年研究生畢業(yè)典禮上,張信榮作為教師代表向畢業(yè)生寄語。這樣的話語,與他的科研經(jīng)歷有關(guān)……

走進(jìn)張信榮的辦公室,記者看到,書柜里兩份紅色的聘書十分醒目:北京2022年冬奧會工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)<?、國家速滑館二氧化碳跨臨界直冷制冰系統(tǒng)專家。

距離這里10公里外,便是被稱為冰絲帶的國家速滑館。這是世界上首座采用二氧化碳跨臨界直冷系統(tǒng)制冰的大道速滑館,不僅硬件一流,制冰技術(shù)也是世界領(lǐng)先,實(shí)現(xiàn)了低碳化、零排放。那里也是張信榮傾注了大量智慧與心血的地方。

“20年前,也是這樣的一個下午,我開始了對二氧化碳的研究。在辦公室里,張信榮打開了話匣子,向記者講述了自己的科研經(jīng)歷。

用二氧化碳做能量載體,打造出了最快的冰’”

北京冬奧會期間,參賽運(yùn)動員在國家速滑館13次刷新奧運(yùn)紀(jì)錄,其中1次打破世界紀(jì)錄。用二氧化碳做能量載體,打造出了最快的冰這讓張信榮更加確信,幾年前自己的建議是正確的。走老路還是走新路?沿用傳統(tǒng)方法當(dāng)然可以,但我們要努力創(chuàng)新。

20169月,一場關(guān)于北京冬奧會冰場制冰方法的研討會在首鋼園區(qū)舉行。當(dāng)時,我建議使用二氧化碳制冰。張信榮說。往屆冬奧會大多使用氟利昂、氨等作為制冷劑制冰。但氟利昂等會破壞臭氧層、排放大量溫室氣體,還有爆炸危險(xiǎn);氨則具有一定的毒性和易爆性。經(jīng)過反復(fù)論證,張信榮的建議被采納。

當(dāng)時,國內(nèi)還沒有采用這一技術(shù)的冰場。二氧化碳是很好的能量載體,就像大自然能量的搬運(yùn)工。談起技術(shù)創(chuàng)新之處,溫和內(nèi)斂的張信榮一下子話多了起來。他拿起紙筆,向記者畫起示意圖:通過冰層下的管道時,液態(tài)二氧化碳蒸發(fā)吸熱,將水制成冰;吸收熱量的氣態(tài)二氧化碳在高溫高壓下冷凝,釋放的能量又可用于場館供暖、除濕等。直冷則意味著不使用冷凍液,直接用二氧化碳制冰。由于二氧化碳在相變過程中溫度不變,保證了冰面的溫度均勻、硬度一致,有利于運(yùn)動員滑出好成績。

據(jù)了解,使用相同數(shù)量的傳統(tǒng)制冷劑(以普遍使用的R507為例)的碳排放量,是二氧化碳制冷劑的3985倍。而且,與傳統(tǒng)制冷方式相比,采用二氧化碳制冰的能效提升30%、一年可節(jié)省約200萬度電。

采用二氧化碳替代氟利昂,符合綠色辦奧的理念。張信榮說,作為科研工作者,面對國家重大需求,我們責(zé)無旁貸。

未來,二氧化碳發(fā)揮作用的應(yīng)用場景會越來越多

最初,上二氧化碳是個偶然。張信榮回憶,20年前的一個下午,出于對二氧化碳發(fā)電問題的興趣,他在辦公室建模型、計(jì)算超臨界二氧化碳的發(fā)電效率。計(jì)算結(jié)果讓我很驚喜!走出辦公室時,已是深夜。

不過,新的技術(shù)路徑往往意味著更難走。我們失敗過很多次,但堅(jiān)守的東西一直沒有改變。張信榮說。

2003年,當(dāng)時還在海外工作的張信榮提出了二氧化碳跨臨界發(fā)電的熱力學(xué)循環(huán)問題。當(dāng)時,水蒸氣發(fā)電等仍占主導(dǎo)地位,他的新觀點(diǎn)遭遇了挫折。我的一些研究文章多次被拒稿,等了好幾年才發(fā)表出來;有時在國際會議上做報(bào)告,聽眾也寥寥無幾。

我始終認(rèn)為,科研選題要具備科學(xué)上的重大意義和潛在的實(shí)用價值,二氧化碳的研究及其利用正是這樣的選題。張信榮的堅(jiān)持沒有白費(fèi)。隨著科技的發(fā)展和國家對能源和環(huán)保的日益重視,張信榮的主張漸漸得到更多支持。2007年,張信榮回國后,在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持下開始從事超臨界二氧化碳基礎(chǔ)理論研究。回國10多年來,我真切地感受到了國家的發(fā)展和變化,我們的研究和相關(guān)應(yīng)用有了更廣闊的空間。

張信榮說,如今,二氧化碳已在多個領(lǐng)域得到應(yīng)用。未來,二氧化碳發(fā)揮作用的應(yīng)用場景會越來越多,涉及冷、熱、電等應(yīng)用場景。

張信榮的辦公室墻壁上,掛著一個飛鏢盤。工作之余,他常常站在那里休息,屏氣凝神,瞄準(zhǔn)靶心,擲出飛鏢。做科研正如擲飛鏢,一定要有明確的目標(biāo)。不管順境、逆境,都要始終堅(jiān)守。張信榮說。

每個學(xué)生都像一塊璞玉,需要發(fā)現(xiàn)的眼光和精心雕琢

采訪中,張信榮談的最多的,一個是科研,一個是學(xué)生。

張信榮從書柜里拿出兩張獲獎證書,自豪地向記者展示。近年來,他指導(dǎo)的多篇學(xué)生論文被評為優(yōu)秀博士學(xué)位論文,這是他很珍視的榮譽(yù)。每個學(xué)生的個性、特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn),他都再熟悉不過。

張信榮在教書育人上投入了很大精力。這與導(dǎo)師對我的教導(dǎo)有關(guān)。在清華大學(xué)讀博期間,張信榮師從中科院院士過增元教授。老師的言傳身教,讓他深深地懂得了師者的責(zé)任之重。

過先生已經(jīng)80多歲了,至今依然堅(jiān)守在科學(xué)研究前沿。張信榮說,科研遇到困難時,是導(dǎo)師給了他堅(jiān)定的支持和悉心指導(dǎo)。導(dǎo)師對學(xué)生的影響是長期的。我覺得,教書育人是世界上最神圣的工作之一,也是最難的工作之一。每個學(xué)生都像一塊璞玉,需要發(fā)現(xiàn)的眼光和精心雕琢。

今年畢業(yè)的博士研究生王冠邦曾參與生鮮農(nóng)產(chǎn)品超級冷鏈研究項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)期間,他在北京昌平區(qū)的超級冷鏈蓄冷傳熱實(shí)驗(yàn)室一待就是一個多月。這樣的忘我和投入與張信榮的教導(dǎo)息息相關(guān)。

還記得我寫的第一篇英文論文,張老師修改的內(nèi)容比我寫得都多!從圖表數(shù)據(jù)到詞匯語法,逐字逐句地修改。晉立叢是張信榮指導(dǎo)的第二屆博士研究生,如今在清華大學(xué)從事科研工作。嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真,是張老師教給我的科研第一課。晉立叢說。

眼下,張信榮正帶領(lǐng)學(xué)生們繼續(xù)著科學(xué)探索。對做科研的人來說,每一天都是一個新的開始,每一天都要努力。我們的腳步一直沒有停下來。開展二氧化碳高效冷熱供應(yīng)技術(shù)應(yīng)用等研究,為本科生和研究生講授工程熱力學(xué)和新能源技術(shù)課程,在校內(nèi)外做學(xué)術(shù)報(bào)告……張信榮每天的工作安排都是滿滿的。

二氧化碳研究利用是個新興領(lǐng)域,剛剛開始,還有很多艱巨的任務(wù)需要我們?nèi)ネ瓿?,接下來的每一步都很關(guān)鍵。張信榮說,他的選擇依然堅(jiān)定:搞科研,就要走新路走難路。把精力放在科研和教學(xué)上,放在國家重大需求上。

記者手記

堅(jiān)守科學(xué)精神 追尋科學(xué)價值

堅(jiān)守,是張信榮在采訪中提到最多的關(guān)鍵詞。對于他而言,如果說對二氧化碳的研究始于偶然的靈感,那么,將靈感變?yōu)榭蒲谐晒?,則在于對科學(xué)價值的追尋和對科學(xué)精神的堅(jiān)守。

面對漫長的探索期,要肯下板凳坐得十年冷的苦功夫;面對層出不窮的熱點(diǎn)問題,要做到每臨大事有靜氣,不盲目追逐;面對繁瑣復(fù)雜的工作,要取舍有度,將精力聚焦在最重要的科研目標(biāo)上。

正如張信榮所說,只要科學(xué)家聚焦真問題,持續(xù)努力,成果就會水到渠成;面對重大的科研任務(wù),就會更有底氣、更有信心、更有力量去完成。