中科院院士郭慕孙:颗粒学和自主创新


来源:腾讯科技讯

标签颗粒学
郭慕孙先生,中国科学院院士。1997年当选为瑞士工程科学院外籍院士。现任中国颗粒学会名誉理事长。9月5日上午10:00到11:00,郭老师作客腾讯,和网友漫谈颗粒学与自主创新。以下是访谈全文:

什麽是颗粒学?

    上世纪中叶,化工界出现了新的要求:如何处理颗粒状的物料(粉体和其它散料)包括物理加工和化学反应。我于1945年留学美国,从师Wilhelm教授,进行了这方面的基础研究,取名“固体颗粒流态化”。所谓的“流态化”指颗粒在流体(气体或液体)中的运动,这是处理颗粒状的物料的基本现象,不了解这一现象,无从合理进行物理加工和化学反应。这一研究发表于1948年美国化工学会会志,至今尚有人引用。

    在15世纪,我国的“天功开物”和欧洲的”De Re Metallica”都记载早期的流态化技术,特别是金属矿的水析富集,在水流中去除无用的脉石,或扬谷,将收获的谷物在空中播扬,靠风力精选谷物。我于1956年回国后,好几十年从事用流态化法处理我国的贫矿和复杂矿的研究和开发。

    这半个世纪中,流态化技术延伸到许多颗粒的物理加工和化学反应工艺,其中一部分难于保证出现流态化现象,特别是小于微米(<m,即<10-9m)的颗粒。这种亚微米颗粒的代表性尺度在纳米范围(1~1000nm,即10-9 ~10-12m)。微颗粒极大的比表面积,使之具有其体物质所不具的性能,形成了独特的纳米材料的新领域。另外,一些非生产型的颗粒领域也逐步成长,例如大气中的微颗粒、医疗中的气溶胶施药。综合这些有关颗粒的科技领域应允而形成,国际上称这领域为微粒学、颗粒技术、粉体技术、等。综合科学和技术,我国称之谓“颗粒学”。

颗粒学与日常生活有那些关系?

    如果将“与日常生活有关”理解为科学技术的应用侧面,不如介绍中国颗粒学会的五个组成部门:测试、制备、流态化、气溶胶和超细颗粒(包括纳米材料)。在测试超细颗粒方面,我国的激光仪拥有若干中国专利,有的产品销售到欧美。在制备方面,从破碎米级矿石的大型矿山设备、到分级微米级颗粒的旋风器,基本可以自给。采用流态化技术的大型石油催化裂化装置已能出口国外。在气溶胶方面,我国的气象工作有效地提供大气中的含尘量及其组成的数据,在地区合作中与国际接轨。

    中国颗粒学会成立于1986年,上月在北京召开了的四次年会,同时纪念成立20周年,登记的与会会员284人(包括台湾)。中国颗粒学会全国会员1400多人。国际颗粒会议每四年召开一次,今年5月在美国Florida召开的第四届会议的与会人员超过千人。

什麽叫自主创新,有什麽意义?

    40/50年代我在美国一家化工过程设计开发公司工作,该公司分两个部门:设计和开发,许多涉及颗粒学。设计部门承包产品的生产工艺、工程设计和建厂,生产量大的传统产品:液体燃料、铁、合成氨、甲醇等。开发部门从事上述产品的工艺和工程改进。显然这些改进必须为创新,不允许模仿别人。创新始于概念、想法,必须科学上可靠、技术上有办法。这一步可通过查资料、作计算而立论,大多由提议人自己进行。如果能成立,公司会允许少量试验。过了试验关后,提议人要做流程设计,进行物料、热量、化学平衡等计算,列出能耗和原料消耗指标,以及设备规格及特殊设计,并在这种反复考虑、计算、改进的基础上,进行经济核算,明确地用钱币数目表明提议人的原始创新是否值得一试。下一步就要求较多的人力和投资进行扩大试验,以验证创意人的流程计算和经济分析,并寻找尚未估计到的技术/工程问题。如果扩大试验能验证上游的一系列研究,为了谨慎,往往还需建立试生产工厂,作为产业化的最后准备。

    对化工行业,以上是免走弯路的可靠程序。这一程序也说明,任何创新始于原始概念、想法的提出,但其成功依靠一系列必不可少的下游工作。一般原始概念、想法依靠专利取得保护。每一个下游步骤,如有其独到之处,也可申请专利,或者与原始创新人一起(包括专利转让)申请专利。成功的创新的核心是其原始概念、想法,但其成功依靠大量的后序人力和投资。我国提出的自主创新是独立自主发展经济、富国强民的英明政策,不但需要聪明能干的科学技术人员提出原始概念、想法,同时还需要有眼光和魄力的产业领导来选择、决策和贯彻一系列下游措施,使所选概念、想法成功。

从个人角度看,自主创新要具备什麽样的条件?

    我于8岁在杭州入校读书,进初小二年级,于10岁在上海进四年级,小学毕业后进了一家不太理想的初中。我小时对学习不感兴趣,也没有遇到名师的熏导。但我喜欢动手,做手工,特别是制造风筝。在初二那一年,我想考雷士德中学上高中,该校用英语教学,但明显的是水平不够。我父亲为我补课,用英文名著教英文,并一对一地教写作,再用英文教本教我平面几何。英文的语法规律、文字的表达技术和几何的逻辑思维,首次向我打开了学术之门,启动了学问的追求。进大学后,虽我学的是化学,我常向本校的英文周刊投稿,引起了英文教师们的注意。进入高年级后,受任为上海沪江大学周刊的主编。直到现在,我从未放弃编辑工作:编辑也有其创新的内涵。

    我在美国学习化工的Princeton 大学,与一般工学院的培养目标不同,主要是科研和教学。科研离不开创新为目标。能够创新的人不一定都是超人或天才。但至少他对所做的工作要有兴趣(interest),再好一点,他能虔诚地追求工作的目标(devotion),向往最好的、甚至是完美的效果(excellence/perfection),具有契而不舍的精神(perseverance)。创新能力(creativity)部分出于人的性格,但并不是不可培养的。在当前的市场经济中,创新的效果不是不能、而且往往是用钱可买的。但顶尖的创新、特别是离开应用较远的、前瞻性的创新往往出自创新者的内在推动(motivation).

从社会群体角度看,对青少年和工作年龄人群,应该作些什麽?

    贯彻自主创新要求全国人民的智力和认识跟上,为此要有组织措施。建议如下。


    青少年:从幼年开始,启动人生的定位(素质和能力):

    建竖创新的动力motivation:攀登完美/高峰的心态和毅力

    形成创新的习惯curiosity/creativity: 好奇好问、动脑创造、动手制作

    追求创新的能力competence/ability:选择学习、点面结合

    要求:

    学会交流能力:文字

    入门定量分析:数学

    立足知识全局:选择、获取和应用能解决问题的知识

    培训青少年教师

    有组织地建立少数试验班,定期切磋交流,创造经验

    收集、考察国内外经验,交流讨论,形成教师培训材料,组织教师培训班

    工作年龄人群:跟上时代,维持已经获得的最高学历的水平,永不掉队

    夜课:工作单位给于10%的工作时间、即每周半天接受继续教育、学习专业和交叉知识

    职工:根据水平,学、教交叉

    工作单位负责学籍记录入册、列入档案

    提高技术员培训教材的科学内涵

    老年人:根据现有国民体质,适当提高退休年龄,如65或70岁

    研究适合所加年龄段的工作,安排与在职人员有所区别、但能辅助或提高的工作。许多老年人不甘心于享清福,而愿意承担一些工作的负担和乐趣

从社会体制角度看,应该怎么做?

    建议成立全民全龄智力开发部:综合人事、教育、心理、社会、医学、财政、科技、不同产业部门的专家,在全国成立全民全龄智力开发部(简称“智力部”),请一位副总理领导;在地方成立“智力局”,协调这一综合性很强的智力开发工作,确保自立创新的顺利贯彻。

    设立智力开发基金,资助有关全民全龄智力开发的工作和活动
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