第07版:院士生涯 上一版3  4下一版  
 
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上一版3  4下一版 2011年1月23日 星期 放大 缩小 默认
中科院院士、化学工程学家郭慕孙——
深耕过程求真美
本报记者 杨忠阳 实习生 龚 亮
郭慕孙在家中。
郭慕孙在作报告。
左图 郭慕孙在做实验。
下图 郭慕孙参加学术活动。
郭慕孙与夫人在一起。

郭慕孙,1920年出生于湖北汉阳。1943年毕业于上海沪江大学化学系,1947年获美国普林斯顿大学化工硕士学位。1980年当选为中国科学院院士,1997年当选为瑞士工程科学院外籍院士。现任中国科学院过程所名誉所长。

他是我国流态化技术的开拓者和学术带头人,是国际流态化技术学科领域有声望的科学家之一。他长期从事化学工程特别是流态化方面的科学研究,早期首先发现和区分“散式”和“聚式”流态化,之后将流态化技术应用于我国不同矿产资源的综合利用,并建立了“散式流态化”、“广义流态化”、“无气泡气固接触”的理论体系,为我国流态化技术的发展奠定了基础。1982年和1990年两度获国家自然科学二等奖,1989年荣获“国际流态化成就奖”,1994年获“何梁何利基金科学与技术进步奖”,1997年获“美国化学工程师学会奖”。

91岁的郭慕孙院士,是中国流态化领域的领头人。记者面前的这位老者,面容亲切,精神饱满,言语中肯而殷切。他在自己的专业领域辛勤耕耘,不平凡的人生经历折射出智慧的光芒。他的创造性的思维、深邃的洞察力、对科学的执着追求以及对祖国的赤诚之心,让无数人感动、尊敬。在数小时的采访中,这位睿智的长者带领我们步入思想的长廊。

补课结缘学化工

“英文的语法规律、文字的表达技巧和几何的逻辑思维,首次向我打开了学术之门,启动了我对学问的追求。”

郭慕孙,原籍广东潮州市,1920年5月出生在湖北汉阳一个知识分子家庭,其父郭承恩早年毕业于英国歇菲尔大学,1933年在上海创办了中国第一家工业炼气公司,填补了当时中国化工界的一个空白。他的母亲周石南早年是位小学教师。

和许许多多同龄人一样,年少的郭慕孙对于学习的热爱,并不是天生的,而是源于父母的精心引导。

“我于8岁在杭州入校读书,进初小二年级,10岁到上海念四年级,小学毕业后进了一家不太理想的初中。”郭慕孙说,他小时候对学习不感兴趣,而是喜欢动手做手工,特别是制作风筝。

在初二那一年,郭慕孙想考到雷士德中学上高中。但该校用英语教学,他的英文水平明显不够。怎么办?“父亲就为我补课,用文学名著教英文,并一对一地教写作,再用英文教本教我平面几何。”没想到,补课却成为郭慕孙选择学术的机遇。郭慕孙回忆道,“英文的语法规律、文字的表达技巧和几何的逻辑思维,首次向我打开了学术之门,启动了我对学问的追求。”

父亲的教学立竿见影。“父亲教了我仅一年,当时学校设的两个英文写作奖,都被我一个人拿了。”郭慕孙现在都还记得领奖时的情形。“现在看来,其实这个事情并不是太难的,此后我对学习越来就越有兴趣,也越来越努力。”

1939年,郭慕孙以优异的成绩考入上海沪江大学化学系。“那时化工技术犹如一张白纸。技术工艺对于社会发展极为重要,但很少有人知晓。”郭慕孙解释道。

当然,学习化工技术,除了自己的选择,也有父亲的引导起作用。郭慕孙坦言,当时他在父亲创办的中国第一家工业炼气公司看到电焊、气焊所用的氧气、乙炔、电池等先进的化工材料很有研究前景,这也促使他选择了化工专业。

大学毕业后,郭慕孙相继在上海汉堡化工厂和生化药厂担任化学师。

和很多年轻人一样,郭慕孙于1944年去了重庆,希望能有机会出国学习本领。经历10个月之久的申请与等待之后,1945年5月,郭慕孙终于获得赴美国普林斯顿大学学习化工的机会,师从R.Wilhelm教授,进行流态化研究。

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(粉体和其他散料),包括物理加工和化学反应。郭慕孙在R.Wilhelm教授的指导下进行了这方面的基础研究,取名“固体颗粒的流态化”。在研究中,他首次观察到液——固和气——固流态化的差异,获取了大量实验数据,写成了论文《固体颗粒的流态化》,发表于1948年美国《化工进展》杂志上,把“液——固”和“气——固”分别命名为“散式”和“聚式”流态化。“散式”和“聚式”流态化的新概念,为流态化研究做出了开拓性的工作。该论文的实验数据和计算方法,时至今日仍在流态化领域被引用。

回忆那段情景,郭慕孙感慨道:“当时,我只有一个指导思想:以应用为主。与其学了好多理论,一时半会儿用不上,学点运用的东西不啻为一条路。”

离开学校后,郭慕孙先在美国碳氢研究公司任工程师,从事煤的气化等研究。初出茅庐的郭慕孙连续获得了3项专利:“含碳固体料气化工艺”、“含碳固体的气化”、“低温气体吸收”。他将这些原理运用到实际工艺中,降低了成本,获得了更好的经济效益。

1948年1月,为了能回国服务,他接受了美国可口可乐公司的聘任。公司聘任他到上海工作,后转至印度和锡兰。在新德里,他建造了印度第一个可口可乐工厂,后任该公司纽约总部实验室负责人。他的一篇关于测定汽水中含二氧化碳方法的论文,于1951年获得美国汽水行业协会的奖项。这期间,他也建立了自己的小家庭。1950年,他与大学老同学、社会学硕士桂慧君女士结为伉俪。

由于当时美国政府限制工程学科留学生回国,1952年5月,与夫人商量后,郭慕孙离开了可口可乐公司,重返美国碳氢研究公司。基于之前的成绩,他的归来受到了公司的欢迎。在这里,他继续从事煤的气化、气体炼铁和低压空气分离等研究。在计算机尚未普及的当时,他提出了“三组分非理想溶液精馏”图解设计方法,并为计算多组分分离提出了参数数目计算方法,该方法在美国《化工手册》和教科书中被广泛采用。他撰写的“《差压法测定汽水中含二氧化碳”》的论文,获美国汽水行业契斯特曼奖。这期间,他先后发表了8篇论文,并获3项美国专利,在业界已是小有名气。

开拓流态化技术

“我从未后悔。那个时候,出去的人都是想回来,出去的目的就是为了回来。”

异国他乡的成就没能拴住郭慕孙的心。1956年8月,他毅然携妻子、儿女通过外交途径,辗转回到了他深深眷恋的祖国母亲的怀抱。

“那时决定回来是很难的,走一步要决定你后半生的全部:要么留在美国,要么回国。只能选择一条路,不像现在为国服务多种多样,多条途径。”回想当时的情景时,郭慕孙深有感触地说。

“我从未后悔”,郭慕孙坚定地说。“那个时候,出去的人都是想回来,出去的目的就是为了回来。”在郭慕孙看来,这样的选择是一代人共同的愿望。

成立不久的新中国,百废待兴,各行各业都渴求人才。回国后,郭慕孙立即投入到中国科学院化工冶金研究所(过程工程研究所的前身)的筹建工作中,并创建了我国第一个流态化研究室。

郭慕孙致力从矿藏中“淘金”,为建设中的新中国添砖加瓦。当时,科研工作和日常生活条件十分艰苦。他曾在上海的工厂每天数十次爬上17米高的化工设备观察检测;没有计算机,就推导出公式用计算尺耐心地计算数据;平常住在五六人同住的房间,合用一个简易的水龙头盥洗,晚上就睡在木板床上;在甘肃金川工厂里,他戴着防毒面具,冒着中毒的危险进行提镍的实验。“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。”郭慕孙进行开拓性的探索研究,取得累累的硕果。他曾进行贫、杂铁矿的流态化还原焙烧,从攀枝花钒钛磁铁矿中提炼铁、分离钒和钛;着手有色金属流态化浸取,从红土矿中提取镍和钴。

回国初期,郭慕孙的一项任务是,用流态化方法从大冶含铜铁矿中将铜提出来。要实现这个构想存在着很大困难,因为大冶的铁矿的含铜量极低,不到1%,从这样的铁矿中提炼1吨的铜,要处理100吨以上的贫矿。如果按照传统的方法来做,显然事倍功半,郭慕孙提出了“稀相换热”的办法:用废气将稀散下落的矿石加热,然后进行硫酸化反应,可大大节约输送废气的能量,问题迎刃而解。

为使我国更多的科研、设计和操作人员了解并掌握流态化技术,自1958年起,他先后发表了《流态化技术在冶金中之应用》、《流态化垂直系统中均匀球体的运动》的论著及《广义流态化》、《流态化冶金中的稀相传递过程》等文章,由此带动了诸如流态化气体炼铁、流态化干燥矿浆、稀相换热、流态化床分布板设计等工业研究,使流态化技术逐步受到我国工业界的重视,从事流态化研究的机构纷纷建立,流态化科技人员也从化工冶金所的十几人发展到了全国各地。

郭慕孙不仅精于实验室的基础研究,还非常重视应用研究及科技成果向工业生产的转化。自1957年开始,他从事含铜铁矿的硫酸化焙烧和离析焙烧、贫铁矿的磁化焙烧及黄铁矿的间接氧化焙烧等过程研究,其中大冶铜铁矿的稀相换热比法国提出稀相换热超前20多年。他经常下工厂将实验室成果扩大至中间试验,如将我国低品位铁矿的两相流态化磁化焙烧放大到100吨/日;将红土矿流态化还原焙烧放大到85吨/日……这些中间试验成果,均获得了国家和中科院科技成果奖。

在担任化工冶金所所长期间,郭慕孙的指导思想非常明确:一要面向国民经济,为生产服务;二要发挥中科院的特长,突出基础、提高和开拓性的工作;三要自力更生,独立自主,创造出适合我国资源、社会、经济特点的工艺技术。

同时,他从化工冶金所原有的高温冶金、湿法冶金、流态化3种技术中又提炼出了冶金物理化学和冶金反应工程两个学科方向,并赢得了联合国开发署对后一学科的研究的支持,并于1985年和1986年成立了相应的研究室,他亲自担任多相反应开放实验室主任。1986年他还组建了中国颗粒学会,担任首届理事长。从而拓展了化工冶金所建所20余年固守的学科领域和应用技术,为人才成长和研究所的发展增添了新的活力。

执着科研重创新

“顶尖的创新、特别是离应用较远的、前瞻性的创新往往出自创新者的内在推动,要有这种追求,有这个耐心去等待、去坚持。”

不管在什么条件下,郭慕孙都对科研矢志不渝。“文革”期间,郭慕孙依然坚持科学研究,并取得了一定的成果。白天他在车间拉单晶硅,晚上就整理过去的实验积累,撰写备忘录。特别是系统地总结了“散式”和“聚式”流态化的异同,还酝酿了对气固体系开展传递效率更高的“无气泡气固接触”研究。对此,郭慕孙至今都十分庆幸当初的那份执着。

几十年来,郭慕孙从未间断到图书馆借阅和记录卡片。“直到现在,我家里还保存着几十年来我在图书馆记录下来的资料卡片。这些卡片排列起来有140厘米长,估计有8000多张。我把它们分门别类保存在抽屉中,大致分为流动、工艺、反应器、关键词索引几类。现在条件发生了天翻地覆的变化,在网上也能查到很丰富的资料。可是我仍然经常忆起自己在图书馆记录卡片的那些日子。”

郭慕孙的成功源于他的执着与勤奋,更与他的勇于创新、善于总结分不开。他经常要求自己和大家在理论上有所创新、有所发现,在应用上有所发明。郭慕孙认为,“研究工作不是知识的传播,而是知识的创造”。在应用研究中他一贯重视基础性的工作。他说,“30多年来化工冶金的实践已为边缘科学创立了先例,生物化工也正在复制这一模式。我们的实践已充分说明了边缘科学的超反馈作用,也能体现基础研究为创立独立自主的技术的作用。”

作为一名科研人员,仅有钻研的热情和耐力是不够的,一定要敢于想像,敢于创新。自1945年从事流态化研究以来,郭慕孙在理论上始终具有其独到见解并自成体系。他研究的“化工冶金中的散式流态化”,分析了许多工程技术问题,并在生产实践和科研中得到广泛应用;他建立的“无气泡气固接触”理论,已形成一个完整的理论与技术体系,并于1990年获国家自然科学二等奖;他所研究的“飘浮和振荡流态化”及“磁场流态化”成果,为我国化工、冶金、生化等过程工程开拓了新的应用和发展前景。

“科研离不开创新,但能够创新的人不一定都是超人或天才。”郭慕孙认为,作为一名科研人员一定要对他所做的工作有兴趣,能始终如一地追求工作的目标,向往最好的、甚至是完美的效果,不要因为有各种各样的干预,而不去追求自己的目标。“顶尖的创新、特别是离应用较远的、前瞻性的创新往往出自创新者的内在推动,要有这种追求,有这个耐心去等待、去坚持。”

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