金涌:大院士热衷“小”科普

2024-05-12 17:08张德强
中关村 2024年4期
关键词:流化床碳纳米管院士

张德强

尽管如今已接近90岁,金涌仍奋斗在科普第一线。他还常鼓励年轻同事加入科普事业,希望更多科学家参与进来,把接力棒传给未来的人。

近日,一个既不年轻又不帅气的 “80后”,因在抖音上传播很多年轻人想学习的科学知识“火”了,在视频中,他总是充满着阳光般的欢笑,说到起劲儿时还会挽袖子。有网友说:“20年前听他的讲座,现在带着娃在网络上听老先生讲科普知识!”他曾登上热搜,被央视点赞。现在拥有170多万粉丝,“云学生”更是多达3000多万人。这老先生就是84岁才退休,如今89岁仍在工作的我国杰出科学家金涌院士。这位化工大咖背后,有着怎样的故事?

5岁失去双亲,一路拼成院士

金涌1935年出生在北京一个普通家庭。他5岁那年,父母因感染肺结核双双去世。他由奶奶抚养长大,祖孙二人寄居在姑姑家中。金涌小时候很少被爸妈抱过,因为他们怕将肺结核传染给孩子。结果每次金涌只能站在窗户外边,看着爸妈在屋里逗他玩。

由于家境贫寒从小受苦,金涌决心通过勤奋读书改变命运。从小学开始,他就一路学霸进入高中。18岁那年,金涌因高考成绩特别优异,被选入北京外国语学院留苏预备班。当年他的数学成绩非常优秀,最想就读的专业是数学。那时学生們有一种时髦的说法:“数学好才最能体现人的智商水平。”令金涌有点失望的是,最终他却被安排进化工专业学习。进行了将近一年的俄语培训后,1954年他被送往苏联留学。

临行之前,这批学生受到当时高级别领导的接见。金涌自豪地说:“我们的助学金比一个部长的工资都高,假如出国后不好好学习,真的对不起国家的培养。”进入乌拉尔工学院后,当时金涌每天早上7点起床,边走路边啃着面包去教室。下午下课后,他直接钻进图书馆,不到晚上12点图书馆关门不会出来。

即便在课间有丁点儿的空闲,也被他用来向苏联的同学请教俄文。留学5年,金涌甚至连一场电影都没看过。最终,他以所有科目均满分的成绩拿到毕业证书,苦行僧般的努力,换来了当地学生和老师的敬佩。

留学回国后,金涌被分配到中国科学技术大学任教。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一起来到了清华大学,继续教学与科研工作。当时教学条件简陋,金涌和同组教师带着18名学生,到一家化工厂开门办学。他们早晨参加劳动,下午在工厂进行讲课,还需要参与配合改造一台损坏的进口大型流化床反应器。

由于没有这方面的工程经验,金涌便带着师生查询国际上流化工程学术上的最新进展,到北京化工研究院借用实验设备,在车间反复测试数据,直到最终圆满完成任务。

1979年,金涌领衔创建了清华大学反应工程研究室。长期在湍动流化床、高速气固流化床反应器、气液固三相流化床反应器等领域进行深入的教学与研究工作。

多年来,金涌获得了诸多原创性学术成果。在工程开发应用研究方面,他发明了湍动流化床新型复合内构件,改善了流化质量,解决了工程放大的难题,成功地用于指导6种工艺、30余台大型工业流化床反应器的改造或设计。

金涌团队研究的气固循环流化床、气固超短接触催化反应器、移动床重整反应器、大型节能干燥装置等,也成功地应用于工业过程。他在生态化学工程与工艺、产品工程、亚微米与纳米粉体技术研究与应用方面,也取得重要突破,获得显著经济和社会效益。1997年,金涌当选为中国工程院院士。

化工界泰斗,84岁才退休

金涌几十年做化工,取得的研究成果很多,但有一件事却刻骨铭心。30年前,生产碳纳米管是一个世界性的难题。这种超级材料是1991年被发现的,碳纳米管的传热性能可与金刚石媲美,导电电流密度可达铜的1000倍以上,强度是钢的100倍,重量仅是钢的1/6。国际学术研究认为,它是一种非常有潜力的超强、超韧材料及下一代半导体材料。但当时由于技术限制,只能在实验室里按克生产,这是化学及材料学很热的研究领域。

经过艰难的技术攻关,2001年,金涌所在的反应工程研究室、终于攻克技术难题,能够成吨制备碳纳米管了,就连外国同行听到后都很震惊。金涌和团队成员当时非常高兴,心想,能实现碳纳米管量产,就能应用到我国工业中去了。

然而出人意料的是,这一爆炸性科研成果,却没有得到中国企业家的青睐,因为他们对碳纳米管几乎一窍不通,甚至都不知道它是什么,更别提该怎么用了。转眼几年过去了,这些生产出来的材料样品只能躺在仓库里蒙尘。

后来一家外国风投机构听说后,主动找上门来收购。面对研究经费不足,这些材料又占地方,金涌他们只好忍痛割爱,以200万美元的价格卖掉了。结果这家机构把碳纳米管用在锂电池里,现在每年能产生几百亿元的利润。

此后金涌就一直在想,这么好的材料,为啥国内企业不用呢?后来才琢磨明白,科研机构和企业之间由于缺乏联系,彼此之间就像隔着一道“墙”。企业家们并不了解他们的研究成果,那就很难将最新的科研成果,马上运用到实际生产中,这就需要专家学者向他们做科普。

金涌团队后来发现,可以把碳纳米管跟石墨烯做结合,做一种经济价值很高的特殊材料。他说:“石墨烯是个平面,碳纳米管是个柱子,用碳纳米管把石墨烯一层层架起来,形成了立体的纳米材料。”这种材料做出以后,几家嗅觉灵敏的外国大企业主动找到他们,希望大量购买成品。

金涌有点好奇,就让人就去调查,这些外企用纳米材料做什么?结果发现,人家是把纳米材料填入铝片中,做成电极。金涌他们也因此找到了应用方向,告诉国内企业怎么用,这些公司的负责人了解情况后非常高兴。他们把纳米材料用到了电池里,后来迅速促进了我国新能源汽车产业的发展。金涌由此认识到了向国内企业家做科普的重要性,因为只有让他们了解最新技术,才能将科研成果真正运用到制造业中。

然而,后来由于管理工作不到位等原因,导致一些和化工相关的安全事故发生,人们因此患上了“恐惧症”,对化工业唯恐避之不及,甚至学生都不愿意学这类专业。这引起了金涌和许多该领域知名学者的担忧。

金院士在化工领域深耕大半辈子,对之有着很深的感情。他说:“化学工程跟人类的生存密切相关,衣食住行都离不开化工产品。比如种田用的肥料、杀虫剂,汽车的汽油,电池的燃料等等,这些全是化工人做的。没有化工,就支撑不了现在的文明社会。”

2009年,金涌和中学生的化学教材“打了一次交道”,这让他明白,做“让孩子们听懂”的科普,是多么困难却又多么重要。很快,在他的倡导下,一批院士决定为青少年做化学科普。

他们的初步设想是:将自己所了解的最新、最重要的科研成果,编写成一个个趣味故事,再拍成短视频动画,让中学生了解最前沿的化工知识,培养他们对化学的好奇心和想象力。

原以为这是个很简单的事情,然而金涌和其他院士却遇上了“三大难”:写本子难、经费难、拍片子难。在拍摄的时候,“科学家和艺术家总是打架”,每个片子要兼顾科学的专业性、科普的亲民性与拍摄上的质感。

经过多位科学家长达6年的努力,2016年5月,一套反应化学化工前沿研究的视频短片集,以及配套的科普书终于问世,呈现给了大众。

从“病毒制造”到“复合材料”,再到“智能释药”……10部视频短片,每部仅10分钟的时间里,将深奥的科学原理与实际应用娓娓道来,展现出一个奇妙的化工世界。

这些“脑洞大开”的知识、技术与创意,正是《探索化学化工未来世界》系列科普片的主要内容。它使更多青年学生,对化学和化学工业产生了浓厚兴趣,而且有了一个整体而全面的认知。金涌他们还将科学的种子播撒到偏远山区,在孩子们的心中生根发芽。

有趣的是,因为金涌是我国著名的化学工程专家,流态化、反应工程领域的领军人物,很多研究工作都离不开他,直到2019年,这位84岁的院士才退休。在退休之前,他已在清华大学任教50余年,培养了三代科学家,曾获清华大学“突出贡献奖”。

大院士热衷“小”科普

被央视点赞

退休后的这几年里,金涌主动策划、参与科普活动,并时刻追随信息化时代的浪潮,开始寻求新的科普方式。2022年10月,他参加中国科学协会推出的节目《院士开讲》,围绕诺贝尔奖、创新思维展开科普,好评如潮。

其实金涌决心做科普,离不开一句话的“刺激”。多年前,他受北京师范大学一位教授邀请,去给中学生化学教科书提一些指导意见。当时,金涌“很不客气”地指出,中学老师“没把孩子教好”,没有培养孩子们对化学的兴趣。然而,对方马上“更不客气”地反驳道:“我们中学老师既不去工厂,也不做科研,对于最前沿、最新鲜的知识,当然知道得不多。你们这些大科学家是干什么的?”金涌一时竟无言以對。从此,他就下定决心给大家进行科普。

2023年5月,88岁的金涌院士又开通短视频账号,以更新潮的方式,面向更广泛的年轻群体进行科普。他谦虚地自称“退休教师”,用抖音短视频“讲课”,亲切地称网友为“小朋友”。在视频中,金涌总是充满着阳光般的欢笑,说到起劲儿时还会挽袖子。

他和“小朋友”聊到的话题涉及多个领域,从循环经济到碳中和、从核聚变到创新思维、从人造太阳到土壤污染……金涌院士不仅结合飞机弹孔讲述反向思维,还借人造太阳讲解核聚变,更能从火箭发射讲到土壤污染……对于“上天入地”的科学问题,他不仅用专业知识解答网友的疑问,还用亲切和幽默的语言,让科学知识变得更加亲近、有趣。

其中,《金涌院士的创新课堂》系列短视频,很快就获得3000多万的播放量,包括《被划破的航天器如何自动愈合》《人类探索科学的“四大法宝”》等。

有趣的是,这个不考勤的网络课堂“挤”满了学生。一位网友说,20年前她听金院士的讲座,现在带着孩子在网络上听老先生讲科普知识!

去年年末,金涌还出版了《院士解锁中国科技:72变的化工王国》,该丛书主要面向小学中高年级的读者,内容涵盖化工领域的基本概念及常识,选取了17个接近孩子生活的化学工程领域主题,以引发孩子的探索兴趣。金涌说,顶级的科普是能够培育出科学家的。即使自己目前能力有限,也不放弃微小的努力。

在网络平台普及科学知识,金涌很受年轻人喜爱,百余条短视频让他火出了圈。目前老先生已经拥有超过170万的粉丝。

他说:“科普,就是给未来播种。给小朋友科普,能在他们的心中埋下好奇心的种子;给企业家科普,能让他们了解到最新的技术专利,实现技术成果的转化应用;给政府官员科普,有助于让他们作出利国利民的正确决策”。

尽管如今已接近90岁,金涌仍奋斗在科普第一线。他还常鼓励年轻同事加入科普事业,希望更多科学家参与进来,把接力棒传给未来的人。

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