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——记清华大学2017年度突出贡献奖获得者、化工系教授金涌院士

学生记者 宋亮 阮广春 记者 周襄楠


 

金涌院士在实验室。

“生命不息,折腾不止”,在2017年清华大学突出贡献奖颁奖现场,金涌院士这样介绍了自己的座右铭。而这对于如今83岁高龄的金涌院士来说是恰当的评价。

校长邱勇、校党委书记陈旭为金涌(右二)、张楚汉、李强颁发清华大学2017年度突出贡献奖。记者 张宇

在人才辈出的清华园,在天地辽阔的祖国大地,金涌在不停的“折腾”中切换着不同的身份——在成果频出的实验室里,他是掌握课题组基础研究方向的老前辈;在朗朗书声的课堂上,他是清华学子敬仰的老教授;在化工生产一线工程研发产业化和项目评估现场,他是行业德高望重的专家;在大中小学的科普讲座中,他是谆谆善诱和蔼可亲的老爷爷。

作为一位在清华园中耕耘一生的“化工人”,金涌于2017年获得“清华大学突出贡献奖”,这也是清华大学对于金涌院士在清华园44年耕耘的肯定与褒奖。

结缘清华 初露头角

2001年,在国际纪念碳纳米管被发现10周年的学术大会上,清华大学反应工程研究室的魏飞教授代表整个教研室在大会上发言。宣布已经可以成吨制备碳纳米管,解决了碳材料大批量生产的世界性难题时,整个会场为之轰动。批量生产是碳纳米管从实验室走向实际应用的重要一步。几年后,在该成果的基础上,成功建成了碳纳米世界最大生产企业之一。这一年,距离金涌院士领衔创建清华大学反应工程研究室已经过去了25年。

金涌先生荣获2016中国石油和化工行业十大新闻暨行业影响力人物

结缘流化床反应工程研究,对于金涌来说是一次偶然的际遇。1959年留学苏联回国后,金涌先是被分配到中国科学技术大学任教,之后在“文革”中教学科研工作一度中断。直到1973年,由于中科大不再设立放射化学专业,金涌和同系的另外几位教师借助清华与中科大之间的相互调动机会,一起来到了清华,继续教学科研工作。那时,“文化大革命”尚未结束,他和同组教师,带着18位学生,到一家化工厂开门办学。

当时一台苏联进口的大型流化床反应器,由于长期运行损坏,无法正常稳定生产。厂里召开工程师和技术人员集中讨论如何改造设备,他们教改小分队也应邀参加。由于厂里技术员全在集中学习,学生队长主动申请承担设计的任务,并激动地表示要设计一个新的、世界一流的流化床反应器。

这无疑是一个巨大的挑战。没有设计流化床方面的工程经验,金涌带着师生凭着扎实的基础知识,查询国际上流化工程学术上的最新进展,对于一些拿不准的关键部件尺寸,他们还特意到北京化工研究院(现中石化研究院)借用实验设备测试了数据,作了数周的试验验证。在车间工厂的技术员和操作工人热心支持和帮助下,任务圆满完成。金涌回忆道,“当设备投产运行时一颗悬着的心才落下来,真是特别‘给脸’,不但设备采用的先进技术运行正常,大部分技术指标还超过了原来苏联设备。”

“文革”结束后,金涌领衔创建了清华大学反应工程研究室(Fluidization Lab of Tsinghua University,简称FLOTU),实验室在多相反应器尤其是流化床反应器的基础研究和工业应用方面建立了很高的国际声誉。现为“绿色反应工程与工艺北京市重点实验室”与“清洁能源化工技术教育部工程研究中心”。

同时,金涌还开设了《化学反应工程》课,并逐步把它打造成了精品课。此外,他们还结合此前在流化床设计的经验,成立了第一个实验研究平台,确定了教研组学术方向,1979年,金涌带领课题组成员完成了一篇关于流化床内两相运动规律用荧光示踪的研究论文,这是他们“文革”后的第一篇科学论文。

此后不久,一位澳大利亚籍华人教授梁亮星来清华讲学,金涌向他介绍了课题组的研究,并带他参观了实验室。当时这位教授认为教研室的研究成果在国际上已经有一定水平,故推荐他们参加在美国新罕布什尔州举行的第三次国际流态化会议并选作大会报告。1980年,金涌研究团队的研究成果第一次在国际会议上亮相。据金涌回忆,虽然当时赴美的审查程序繁琐,但是在当时的国际环境下,来自中国科学家的研究成果让世界化工界都感到为之振奋。

百尺竿头 更进一步

从工厂到实验室,再到国际学术会议,金涌的科研一直都与实际生产紧密结合。促使他们的研究更上一层楼的,是第一次将科研成果应用于实际生产的经历。

当时,金涌课题组接的第一个大课题是如何控制不同反应条件的流化反应器中实现从鼓泡流到湍流的转变。他与研究生们一起从不同温度、压力、流体相粘度、表面张力、重度、颗粒大小、粒径分布和两相颗粒速度等多个影响因素出发,分别构建了相应的反应系统,并对每个系统提出了判断气-固两相流化床反应器的操作状态和流型转变判据。后来,他们以此作为指导在生产一线改造化学反应器。从上世纪90年代至今,课题组根据这一研究成果,对于近十多项不同的工艺的大型工业反应器进行了改造,设计了新的反应器装置共数十台,提高了反应转化率、选择性和设备生产能力,在一些产业中该型反应器成为行业标准设备。使课题组在化工产业界有显著的影响。

顾秀莲为金涌院士颁发“十二五”十佳人物奖。

凭借流态化反应器流型转变和其他研究方面的贡献,金涌带领研究团队获得了国家发明二等奖(1987年,第一发明人)和国家科学进步二等奖,1996年,第一获奖人),获教育部、石化总公司、石化协会等部级科技进步一等、二等和三等奖十多项。这也使反应工程实验室在国际流化床界享有了较高的声誉,在国际上发表SCI引用的论文也随之增加到数百篇,撰写和编写中英专著数册。

不久后,实验室又开始了对催化裂化提升管反应器从并流上行到气固并流下行的改造研究。金涌很快把研究着眼点定在气固并流下行这个方向。在世界上率先全面明了了气-固两相顺重力场运动的特殊规律,并成为这领域研究的领跑者。在济南炼油厂,在厂方的支持下,课题组把一个上行的提升管改成了下行反应器,充分显示其优越性,大大提升了催化管反应的收率和选择性效率。正是由于他们的坚持不懈,这方面的基础研究在国际上一直处于领先地位。

在世界范围内纳米科学兴起的大背景下,金涌将传统流态化技术应用范围向颗粒的尺寸向更小的纳米尺寸延伸。从公认“无法流态化”的微米尺度禁区,推迟到纳米尺度,他们研究了纳米颗粒团聚流态化基础性行为,并对其做了产业化应用研究,这在国际上属首创。课题组的魏飞教授正是以此为基础,合成了世界上最长、最大批量的碳纳米管,并率先建成了世界大型纳米碳管生产基地。

总结自己课题组的科研成果,金涌认为有三项研究达到了世界领先地位,并在生产中取得了突出的应用成果——气固流态化流型转变和工程开发、气固并流下行反应器研发、团聚流态化基础和应用研究。因此,金涌的研究团队获得了2006年美国化学工程师协会(AICHE)颁发的PSRI 流态化讲座奖(PSRI Lectureship Award in Fluidization)奖,使课题组在国际上具有了较高的学术声誉。

目前,金涌牵头成立的教研室到现在已历经40多年了。经过几代师生的努力,该研究团队他们研发的气固湍动流化床、气固循环流化床、气固超短接触催化反应器、气-液-固三相流化床、移动床重整反应器、纳米材料制备团聚流化床反应器,大型节能干燥装置等均已成功地应用于生产,在十多个不同生产工艺中,设计应用于数十台大型化学反应器,获得了显著的经济和社会效益。

谈到获得清华大学突出贡献奖时,金涌坚定地说:“这个奖不光属于我,更是属于和我一起长期合作的师生团队。”

桃李不言 下自成蹊

在金涌眼中,让他从一个学生逐步成长为一名教师得益于在天津大学进修的一段经历。

金涌指导青年学者进行研究工作。

1960年,金涌在天津大学进修,同时兼任中国早期化学工程学家、教育家丁绪淮老先生的助教。丁绪淮先生是中国化学工程界元老,学术造诣深邃。每周的答疑环节中,无论有没有学生前来提问,老先生始终坚持到下课才离开。金涌利用参与答疑的机会,把自己心中的疑问向丁绪淮老先生请教,丁先生都做了详细耐心的解答,还把他带到家中,让他阅读自己的多年搜集、整理的资料。就这样,金涌在天津大学的两年,成了丁先生的“入室弟子”。

从丁绪淮老先生身上,金涌提升了对于化工科学的认识,也感受到了老先生的坦荡无私、提携后人的风骨。这段经历不仅仅是金涌和丁绪淮先生关系的写照,也成为了日后金涌和自己同事和学生的亲密关系的注脚。

化工系张立平副教授是金涌接触到的第一批学生,两个人从1974年相识至今40多年,一直是亦师亦友的关系。张立平回忆当年金涌教授40岁出头,说话直白风趣,毫无架子。在金涌的影响下,张立平也渐渐对化工专业产生兴趣,这是对他留校后从事的科研工作的决定性一步。

金涌钻研的精神潜移默化地影响着学生们。张立平回忆,当年在天津,每逢周末学生们就会在市里玩,而金涌却在屋子里啃当时难得的英文专著,把其中的心得体会在下周的试验中讲给学生。唐山大地震发生时,天津也受到影响,金涌就和学生们一起住在帐篷中,兴致勃勃地探讨专业知识直到很晚。在张立平眼中这永远是难以磨灭的宝贵回忆。

据金涌的同事和学生回忆,无论是在工厂还是在实验室,金涌都是身先士卒,亲力亲为。拆设备的旧保温包装时,玻璃棉絮飞扬,让全身刺痒难忍。金涌却总是和学生一起动手,从未听他喊过累、嫌过脏。试验取样点在十几米高的反应器顶端,一般人站上去都会头晕目眩。每次取样,金涌都会沿着很陡的钢梯,爬上反应器顶部,亲自指导取样。

金涌的学生在谈及他平时的指导时,都会对他有一项“绝活”赞不绝口,那就是手绘图纸。在工作中,金涌的学科定位、科研定位、科研路线选择方面具有超于常人的准确和前瞻性,总能提出创新性设计。这些想法很快他都能手绘草图,并和设备加工人员沟通,亲手调试、观察,直到实验成功。

在生活中,金涌对学生就像自己的亲人一样。化工系程易教授讲到,在他博士二年级时,设计高10米的反应器正赶上自己腰伤,每一次拆卸和安装都会疼痛难忍,满头大汗。金涌见状立刻让程易停止实验室的所有工作,送他到医院诊治,并主动承担所有的医疗费用。后来,金涌还引导他自学数学、物理、力学等进行多相计算流体研究,并支持他去荷兰留学深造。

金涌一直强调,清华人要准备做未来五十年的科研工作,一定要有长远视野。正所谓,桃李不言,下自成蹊。

2011年1月,清华大学成立“金涌奖学金”,金涌将获光华工程科技奖的奖金、几年来为工厂服务所得的咨询费、出去讲学作报告的酬金,共计40多万元,全部捐献给了“金涌奖学金”,奖励优秀学生投身化工研究。该项基金在此毕业学生的襄助下已有数百万元规模。

老骥伏枥 志在千里

耄耋之年的金涌,如今的日程安排依旧十分紧凑。“老骥伏枥,志在千里”这是对他最好的描述。

进入新世纪,金涌先生主动推举年富力强的魏飞教授出任实验室主任,自己则退出了流化床反应器研究的第一线。 尽管如此,金涌先生的工作重心依旧还留在化工学科上,有一份光,发一份热。

今天,中国正处于转变发展模式的关键时期。金涌开始将视野放到整个产业经济和环境保护的大方向上,大力提倡和宣传 “循环经济”的概念。2002年,金涌邀请了数位院士专家,申报了在第198次香山会议上讨论“生态工业工程与生态产业园区构建”专题。

之后,他们牵头成立了生态工业工程和循环经济协会,走访并支持环保部、发改委推动循环经济发展和企业生态产业园区规划建设的试点项目。该学会每年召开学术年会,研讨教育部新成立的“资源循环科学与工程”专业的课程,进行相关人才培养,为我国循环经济的发展做了重要贡献。此外,金涌全过程参与了循环经济在中国从概念到项目落地并撰写了两本专著,成为我国倡导循环经济、生态文明的先驱者之一。

从青年时代结缘化工开始,金涌就一直为毕生从事化工研究自豪。然而,社会上受种种错误的思想的误导,社会上某些人开始妖魔化化学工业。作为化工领域老科学家,金涌深感自己有义务向大众推广化工知识。2009年,在金涌院士的倡导和发起下,43位两院院士联名发表了《振兴化学与化学工程教育,从中学生抓起》的倡议书,号召通过化学化工的科普教育,让更多青年学生了解化学化工专业的前沿进展。从热爱化工到志愿以化学化工作为终身奋斗的事业,是百年育人大业。

金涌先生在《探索化学化工未来世界》首发仪式现场。

金涌还策划用视频短片的形式向公众,特别是中学生展示化工世界的美丽。他邀请来自不同高校、机构的数十位院士、专家参与了视频短片制作和配套科普书的编写工作。经过长达6年的努力,2016年5月,一套反映化学化工前沿的视频短片集及配套科普书《探索化学化工未来世界》终于面世。

“我们做这个是无偿的,当然也希望把它送到真正需要的人手里。科普是全民的素质提高,科普化学化工的目的,就是希望有更多年轻人将来能投身到化学化工的事业中来。”金涌院士满怀希望地说。在此之后,金涌计划继续推出后面的几部续集,如今也已经找到了合适的接班人来完成后续的编撰工作。

“折腾不止”一直是金涌的座右铭。金涌认为所以之所以能做出些成绩,是赶上了好时代,有机会全力工作生活。在科研之余,金涌喜好诗词书画,是参加中国工程院院士诗协会活动的积极分子。有重大研究成果成功产业化时,他在乘船从长江顺流而下的路上填完一首《念奴娇 游长江 登黄鹤楼》来表达喜悦心情。他还爱好收藏印章,并曾把自己的收藏编录在自编书《美在金石方寸间》,书里藏品的历史背景介绍都是他逐个查阅资料配上说明的。

四世同堂 薪火相传

“行动是信仰的肢体。”这是老舍的小说《四世同堂》里瑞宣对比自己和钱先生所做之事的感慨。而对于金涌来说,他所做出的成绩也正是源自他的信仰。

作为一个老北京,金涌出生于1935年,生长在也正是《四世同堂》中描写日军蹂躏下的北平城。他自幼失去父母,在日寇的铁蹄下度过了童年的时光。受到进步思想的影响,他早在1949年10月就加入新民主主义青年团(中国共青团前身)。

大学时代的金涌。

1953年,金涌高中毕业后参加了大学统一招生考试。由于成绩优异,他被国家委派赴苏联留学。对于这一代中国青年来说,求学之路更多了一份国家的责任和民族的希望。

“面包干”,这是苏联学生给中国学生起的绰号,由于他们每天“宿舍—教室—图书馆”的三点一线,生活极为枯燥。早上7点起床到学校上课,上完课后去图书馆自习,一直待到夜里图书馆12点钟关门才回宿舍,一天只睡六个小时左右。

金涌回忆,当时苏联的大学只有全部成绩都得到5分(也就是满分)的学生,才能拿到红色的毕业证。而当时留学苏联的中国学生,绝大部分人的毕业证都是红色的。他们也成为了日后新中国建设的中坚力量。也给苏联大学师生留下很好印象。

留苏时期金涌(左一)和同学合影。

正是这份对于国家的赤诚、对社会的责任,让金涌至今仍然活跃在各项工作之中,44年在清华工作岁月,从年富力强到须发皓然,他一生无悔。

“窗明几净无尘扬,赏心又悦目,舒心肠,举手之劳莫轻视,勤努力,良习此中藏。”

这是2013年清华大学特等奖学金获得者张如范写的一首鼓励同学们努力科研的诗词。被他的师弟、另一位特等奖学金获得者唐城抄写了实验室的小黑板上。他们所工作的课题组正是金涌牵头成立的实验室。他们的导师、清华大学“良师益友”获得者魏飞教授,正是金涌的“接班人”之一。

如今,这个课题组中已经走出了6位特等奖学金获得者、5位清华大学“学术新秀”,4名全国优秀博士论文奖获得者,特别是“学术新秀”张强博士留校任教后指导的学生也获得了 “学术新秀”。像这样四代传承的课题组,在清华园中并不多见。

“一朵花,长在树上,才有它的美丽。”如今,金涌牵头创建的实验室已经长成了一棵参天大树,枝繁叶茂,繁花似锦。在今日的清华园里,金涌迎来了属于新时代的“四世同堂”。

金涌,以“历史亲历者”的身份见证了半个世纪中国翻天覆地的变化,也以“国家建设者”的身份在民族解放、中华崛起的征途上奉献了自己毕生的心血和智慧,今日,当代清华学子的成长环境正是金涌这样老一辈清华人毕其一生所作出的贡献而铸就的。

金涌简介:

金涌:83岁,清华大学化学工程系教授,中国工程院院士。1973年调入清华工作,1986年任教授,从教已45年。创建清华大学化学反应工程教研室和生态工业工程学科方向,建立北京市绿色反应工程重点实验室,组建全国生态经济学会下的生态工业与技术专业委员会,是国际公认流态化、反应工程领域的领军人物、循环经济领域相关学科发展与实践推动的先驱者之一。

他曾任数届全国化工学会、颗粒学会常务理事,全国环境学会顾问,两次任中美化工大会主席。科研成果获4项国家奖。任两届全国学位委员会化工学科评议组召集人,编写教材及专著5部,发表科研论文400余篇。

近五年来,他结合重大社会转型发展关键问题,进行主旨发言和科普讲演300余场,对各省、市、县领导作循环经济主题宣讲报告30多次。主持编制《探索化学化工未来世界》系列科普片和配套书,获“典赞·2016科普中国”十大传播人物奖。曾获全国“五·一劳动奖章及劳动模范称号、全国优秀教师奖、北京市优秀教师奖、北京市教学名师奖、中国石油和化工行业影响力人物奖、中国石化和化工行业“十二五”十佳人物奖光华工程科技奖(奖金全部捐赠至“金涌奖学金基金”)。

清华新闻网3月14日电

编辑:柳夏 华山 襄桦 徐静

2018年03月14日 10:53:49  清华新闻网

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