張信榮:“搞科研,就要走新路走難路”
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張信榮:1973年生,北京大學工學院教授、博士生導師,天然工質熱力學循環及其傳(chuan) 熱傳(chuan) 質領域研究者,致力於(yu) 多項天然工質二氧化碳發電、製冷和製熱熱力學循環研究。2017年起先後被聘為(wei) 北京2022年冬奧會(hui) 工程建設領域專(zhuan) 家、國家速滑館二氧化碳跨臨(lin) 界直冷製冰係統專(zhuan) 家等。
“要經常問自己,什麽(me) 是最重要的事;一旦確定了,就堅持不懈地努力,篤定前行。終有一天,你會(hui) 與(yu) 所追求的目標不期而遇。”6月中旬,北京大學工學院2022年研究生畢業(ye) 典禮上,張信榮作為(wei) 教師代表向畢業(ye) 生寄語。這樣的話語,與(yu) 他的科研經曆有關(guan) ……
走進張信榮的辦公室,記者看到,書(shu) 櫃裏兩(liang) 份紅色的聘書(shu) 十分醒目:北京2022年冬奧會(hui) 工程建設領域專(zhuan) 家、國家速滑館二氧化碳跨臨(lin) 界直冷製冰係統專(zhuan) 家。
距離這裏10公裏外,便是被稱為(wei) “冰絲(si) 帶”的國家速滑館。這是世界上首座采用二氧化碳跨臨(lin) 界直冷係統製冰的大道速滑館,不僅(jin) 硬件一流,製冰技術也是世界領先,實現了低碳化、零排放。那裏也是張信榮傾(qing) 注了大量智慧與(yu) 心血的地方。
“20年前,也是這樣的一個(ge) 下午,我開始了對二氧化碳的研究。”在辦公室裏,張信榮打開了話匣子,向記者講述了自己的科研經曆。
“用二氧化碳做能量載體(ti) ,打造出了‘最快的冰’”
北京冬奧會(hui) 期間,參賽運動員在國家速滑館13次刷新奧運紀錄,其中1次打破世界紀錄。“用二氧化碳做能量載體(ti) ,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(chuan) 統方法當然可以,但我們(men) 要努力創新。”
2016年9月,一場關(guan) 於(yu) 北京冬奧會(hui) 冰場製冰方法的研討會(hui) 在首鋼園區舉(ju) 行。“當時,我建議使用二氧化碳製冰。”張信榮說。往屆冬奧會(hui) 大多使用氟利昂、氨等作為(wei) 製冷劑製冰。但氟利昂等會(hui) 破壞臭氧層、排放大量溫室氣體(ti) ,還有爆炸危險;氨則具有一定的毒性和易爆性。經過反複論證,張信榮的建議被采納。
當時,國內(nei) 還沒有采用這一技術的冰場。“二氧化碳是很好的能量載體(ti) ,就像大自然能量的搬運工。”談起技術創新之處,溫和內(nei) 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,液態二氧化碳蒸發吸熱,將水製成冰;吸收熱量的氣態二氧化碳在高溫高壓下冷凝,釋放的能量又可用於(yu) 場館供暖、除濕等。“直冷”則意味著不使用冷凍液,直接用二氧化碳製冰。由於(yu) 二氧化碳在相變過程中溫度不變,保證了冰麵的溫度均勻、硬度一致,有利於(yu) 運動員滑出好成績。
據了解,使用相同數量的傳(chuan) 統製冷劑(以普遍使用的R507為(wei) 例)的碳排放量,是二氧化碳製冷劑的3985倍。而且,與(yu) 傳(chuan) 統製冷方式相比,采用二氧化碳製冰的能效提升30%、一年可節省約200萬(wan) 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(wei) 科研工作者,麵對國家重大需求,我們(men) 責無旁貸。”
“未來,二氧化碳發揮作用的應用場景會(hui) 越來越多”
“最初,‘盯’上二氧化碳是個(ge) 偶然。”張信榮回憶,20年前的一個(ge) 下午,出於(yu) 對二氧化碳發電問題的興(xing) 趣,他在辦公室建模型、計算超臨(lin) 界二氧化碳的發電效率。“計算結果讓我很驚喜!”走出辦公室時,已是深夜。
不過,新的技術路徑往往意味著更難走。“我們(men) 失敗過很多次,但堅守的東(dong) 西一直沒有改變。”張信榮說。
2003年,當時還在海外工作的張信榮提出了二氧化碳跨臨(lin) 界發電的熱力學循環問題。當時,水蒸氣發電等仍占主導地位,他的新觀點遭遇了挫折。“我的一些研究文章多次被拒稿,等了好幾年才發表出來;有時在國際會(hui) 議上做報告,聽眾(zhong) 也寥寥無幾。”
“我始終認為(wei) ,科研選題要具備科學上的重大意義(yi) 和潛在的實用價(jia) 值,二氧化碳的研究及其利用正是這樣的選題。”張信榮的堅持沒有白費。隨著科技的發展和國家對能源和環保的日益重視,張信榮的主張漸漸得到更多支持。2007年,張信榮回國後,在國家自然科學基金等項目的支持下開始從(cong) 事超臨(lin) 界二氧化碳基礎理論研究。“回國10多年來,我真切地感受到了國家的發展和變化,我們(men) 的研究和相關(guan) 應用有了更廣闊的空間。”
張信榮說,如今,二氧化碳已在多個(ge) 領域得到應用。“未來,二氧化碳發揮作用的應用場景會(hui) 越來越多,涉及冷、熱、電等應用場景。”
張信榮的辦公室牆壁上,掛著一個(ge) 飛鏢盤。工作之餘(yu) ,他常常站在那裏休息,屏氣凝神,瞄準靶心,擲出飛鏢。“做科研正如擲飛鏢,一定要有明確的目標。不管順境、逆境,都要始終堅守。”張信榮說。
“每個(ge) 學生都像一塊璞玉,需要發現的眼光和精心雕琢”
采訪中,張信榮談的最多的,一個(ge) 是科研,一個(ge) 是學生。
張信榮從(cong) 書(shu) 櫃裏拿出兩(liang) 張獲獎證書(shu) ,自豪地向記者展示。近年來,他指導的多篇學生論文被評為(wei) 優(you) 秀博士學位論文,這是他很珍視的榮譽。每個(ge) 學生的個(ge) 性、特點、優(you) 點,他都再熟悉不過。
張信榮在教書(shu) 育人上投入了很大精力。“這與(yu) 導師對我的教導有關(guan) 。”在清華大學讀博期間,張信榮師從(cong) 中科院院士過增元教授。老師的言傳(chuan) 身教,讓他深深地懂得了師者的責任之重。
“過先生已經80多歲了,至今依然堅守在科學研究前沿。”張信榮說,科研遇到困難時,是導師給了他堅定的支持和悉心指導。“導師對學生的影響是長期的。我覺得,教書(shu) 育人是世界上最神聖的工作之一,也是最難的工作之一。每個(ge) 學生都像一塊璞玉,需要發現的眼光和精心雕琢。”
今年畢業(ye) 的博士研究生王冠邦曾參與(yu) 生鮮農(nong) 產(chan) 品超級冷鏈研究項目。實驗期間,他在北京昌平區的超級冷鏈蓄冷傳(chuan) 熱實驗室一待就是一個(ge) 多月。這樣的忘我和投入與(yu) 張信榮的教導息息相關(guan) 。
“還記得我寫(xie) 的第一篇英文論文,張老師修改的內(nei) 容比我寫(xie) 得都多!從(cong) 圖表數據到詞匯語法,逐字逐句地修改。”晉立叢(cong) 是張信榮指導的第二屆博士研究生,如今在清華大學從(cong) 事科研工作。“嚴(yan) 謹、認真,是張老師教給我的科研第一課。”晉立叢(cong) 說。
眼下,張信榮正帶領學生們(men) 繼續著科學探索。“對做科研的人來說,每一天都是一個(ge) 新的開始,每一天都要努力。我們(men) 的腳步一直沒有停下來。”開展二氧化碳高效冷熱供應技術應用等研究,為(wei) 本科生和研究生講授工程熱力學和新能源技術課程,在校內(nei) 外做學術報告……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(ge) 新興(xing) 領域,剛剛開始,還有很多艱巨的任務需要我們(men) 去完成,接下來的每一步都很關(guan) 鍵。”張信榮說,他的選擇依然堅定:“搞科研,就要走新路走難路。把精力放在科研和教學上,放在國家重大需求上。”
■記者手記
堅守科學精神 追尋科學價(jia) 值
堅守,是張信榮在采訪中提到最多的關(guan) 鍵詞。對於(yu) 他而言,如果說對二氧化碳的研究始於(yu) “偶然”的靈感,那麽(me) ,將靈感變為(wei) 科研成果,則在於(yu) 對科學價(jia) 值的追尋和對科學精神的堅守。
麵對漫長的探索期,要肯下“板凳坐得十年冷”的苦功夫;麵對層出不窮的熱點問題,要做到“每臨(lin) 大事有靜氣”,不盲目追逐;麵對繁瑣複雜的工作,要取舍有度,將精力聚焦在最重要的科研目標上。
正如張信榮所說,隻要科學家聚焦真問題,持續努力,成果就會(hui) 水到渠成;麵對重大的科研任務,就會(hui) 更有底氣、更有信心、更有力量去完成。
本報記者 趙婀娜 吳 月
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