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人物名片 廖强,重庆大学能源与动力工程学院教授,重庆大学国家储能技术产教融合创新平台主任、工程热物理研究所所长,全国首批黄大年式教师团队负责人。长期从事传热传质强化、节能减排、新能源及可再生能源利用等领域科研工作,主持国家自然科学基金创新研究群体项目等国家级和省部级项目30余项。 |
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廖强教授(左)在实验室工作。(本报资料图片) |
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廖强教授(中)和学生们讨论实验方案。(本报资料图片) |
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“若我国2.3%的陆地用来养殖微藻,可年产约10亿吨生物柴油——超过全国燃油年消耗量。”
“奇迹”在鄂尔多斯上演:全国最大的微藻固定煤化工烟气二氧化碳产业示范工程,正在变“碳”为宝。
“搞科研,就是要为人所不敢为、不能为,并坚持不懈。”
“科研人最重要的品质是思辨能力和质疑精神,有问题就要大胆提,不要怕被笑话。”
“吃”进二氧化碳,“吐”出生物燃料,在很多人眼中这是一个奇迹。
“奇迹”的制造者,是在地球上已经存在约35亿年的微生物——微藻。
5月15日,重庆大学能源与动力工程学院廖强教授带着记者走进工程热物理研究所实验室,拿起一个装着绿色溶液的玻璃瓶,轻轻晃动了两下:“‘奇迹’就在里面悄无声息地发生。”
1000多公里外,黄河“几字弯”环抱处的内蒙古鄂尔多斯,同样的“奇迹”在这里上演。这座曾经因煤而兴的城市,如今已建成全国最大的微藻固定煤化工烟气二氧化碳产业示范工程,变“碳”为宝。
一场持续数十年的“碳索”中有着怎样的故事?记者在实验室里寻找答案。
接过老师递来的接力棒
“科研很苦,但坚持很酷”
廖强的骨子里,是有些“叛逆”的,否则当年他也不会一咬牙砸掉自己的“铁饭碗”。
时间回到1985年。从华中工学院(现华中科技大学)毕业后,廖强被分配到国营西南车辆制造厂(现重庆铁马工业集团有限公司),担任助理工程师。
那个年代,进入一家大型军工企业工作,无疑是端上了最吃香的“铁饭碗”。加上大学生稀缺,他被确定为重点培养对象。
然而一年多后,他作出了令人意外的决定——放弃这份好工作,考研深造。
“当时我在厂里的工作是进行动力设备的维修和维护,这固然重要,但显得重复而单调。”喜欢思考、钻研的廖强,想尝试更高水平的科学研究,为国家作出更大贡献。
1987年,廖强考上重庆大学攻读博士学位,师从我国著名传热学专家、重庆大学工程热物理研究所创建者辛明道。
辛明道是我国热管技术奠基人之一,他提出的沸腾传热强化机理分析模型与计算方法,是该领域的经典。其编撰的《热管基础及其应用》《沸腾传热及其强化》等著作和研发的高效热管换热器和电子器件散热器等技术极大地促进了国内热管与强化传热学术研究、人才培养和工程技术的发展。
“你应该‘走出去’,拓宽视野,接触前沿科技,这样才能更好实现自己的梦想。”辛明道对廖强说。
1997年,廖强前往香港科技大学从事博士后研究,两年后回到重庆大学。
彼时,重庆刚直辖不久。“未来,就交到你们年轻人手里了。”即将退休的辛明道,对学生们寄予厚望。
如何接好老师递过来的接力棒?廖强首先想到的是建一个专业实验室,将能源动力与生物学科结合起来,开展交叉学科研究。
摆在他面前的,是近乎“一穷二白”的现实。
争取来的30平方米场地,地势低洼,一到下雨天就返潮,墙面直掉皮;实验仪器短缺,很多时候只能到其他学校借。
“每次都是趁别人不用时去借回来,抓紧时间用,一旦别人需要,我们就得立刻还回去。”重庆大学能源与动力工程学院教授陈蓉是廖强的第一位硕士研究生,回忆起当年参与科研的经历,感慨颇深。
有一次,正值重庆夏季,酷热难耐。研究所的老师和学生一道,从沙坪坝坐公交车到大坪,再找一辆小货车将借来的仪器运回。
因为舍不得花钱请搬运工,大家全程自己动手。有的仪器很重,一台就近百斤,回到学校之后,他们浑身上下衣服都湿透了。
加班也是家常便饭,而廖强是最“卷”的那一个。几乎每天,他都要忙碌到凌晨一两点。“有一次,为了解决关键技术问题,廖老师在实验室里守了三天三夜。”廖强的在读博士生李沛蓉回忆道。
“科研很苦,坚持很酷。”学生们把廖强这句口头禅写下来,贴在实验室墙上,作为团队的座右铭。
从“烧锅炉”到“搞养殖”
“科研人要瞄准国家重大需求”
“以前是‘烧锅炉’的,现在是‘搞养殖’的。”廖强团队里,大家常常这样调侃自己。
“烧锅炉”,源自他们工程热物理的“老本行”,过去常跟锅炉打交道;“搞养殖”,源自他们的“新行当”,在实验室培养微生物。
廖强回到重庆大学后尝试开展交叉学科研究,微生物能源转化是其中一个研究方向,团队成员这就有了上述两种身份的切换。
“微藻是那些在显微镜下才能显现其形态的微小生物,已知的藻类有3万余种。”廖强介绍,微藻的生长同样依赖光合作用,但光合作用效率特别高,是树木等陆生植物的10倍至50倍。
它就像一个由太阳能驱动的细胞工厂,能源源不断地将二氧化碳和废水中的氮、磷等物质“吃掉”,产出富含油脂、糖和蛋白的生物质。之后,这些生物质就可以被“转换”成清洁燃料。
这是一个奇妙的变化过程。而想要把这个“奇迹”从实验室搬到工厂等场景中,面临诸多挑战。
首先,是思维观念上的束缚。廖强介绍,微藻能源研究涉及多学科知识,“但那时搞传热的不懂生物,搞生物的不懂传热。我们做出来的阶段性成果,很长时间里在两边都得不到认可。”比如那时团队想要发表论文,但屡投不中。
其次,找“合伙人”也是一件难事。最初,廖强主动上门去找生物学科团队合作,屡屡碰壁,“他们都说我是外行。”
其三,是资金匮乏。还好没多久这个问题便迎刃而解。
1999年,廖强回到重庆大学后第一次申报国家自然科学基金项目,得到青年科学基金项目立项支持;2002年,再获基金项目支持。2005年,又申请到国家自然科学基金重点项目,项目经费150万元。“有了经费支持,在交叉学科研究的路上,我们走得更有底气。”廖强说。
经历六七年沉淀后,廖强带领团队,在微生物能源转化领域取得了一系列研究成果——
原创性地提出多种高效的光合生物制氢、微藻固碳、自然生物高效转化生物质过程仿生等生物反应器装置和系统,其性能居于国际先进水平;
提出采用中低温太阳能对微藻进行热水解,然后利用水解液进行发酵制取富氢甲烷的新技术路线,提高了微藻制取生物燃料的效率,推动微藻能源走向实用化,助力“双碳”目标加快实现。
如今,团队的微藻固碳及微生物能源转化相关科研成果已在内蒙古、山东等地应用,得到越来越多的关注。
实验室里,廖强教授望着手中盛满绿色微藻的反应器,满怀憧憬。他估算:“若我国2.3%的陆地用来养殖微藻,可减少2024年我国约126亿吨的二氧化碳排放量,年产约10亿吨生物柴油——超过全国燃油年消耗量。”
“搞科研,就是要瞄准国家重大需求,为人所不敢为、不能为,并坚持不懈。”廖强说。
从“守旧板书”到乐于被反驳
“大家千万不要迷信权威”
作为首批全国高校黄大年式教师团队负责人,在教书育人方面,廖强同样有自己的“独门秘笈”。
廖强的“板书教学”很有特色。时至今日,他在给学生讲课时依然坚持用板书一步步进行公式推导和演算。
“这是一种很好的、平等的互动。”廖强解释,“我在写的时候,会问学生这一步是怎么来的、接下来怎么办,让大家一起思考。”
廖强还是一位乐于“被反驳”的老师。
有一次,他和几个学生讨论一个冷凝换热问题。“廖老师,我觉得你刚才说的那个冷凝换热系数,在实际情况下可能没那么高。”一名学生突然开口。
廖强眼睛一亮,放下手里的笔:“哦?说说理由。”
“你推导时假设液膜是光滑的层流,但现实中气液相界面会产生扰动,所以我觉得应该考虑界面波动的影响。”学生答。
接下来,两人你一言我一语,热烈地讨论了半天。“事实上是我错了。尽管如此,廖老师对我贸然提出异议没有半点生气,甚至还很兴奋。”那名学生说。
“科研人最重要的品质是思辨能力和质疑精神,大家千万不要迷信权威,有问题就要大胆提,不要怕被笑话。”廖强对学生们说。
让学生们津津乐道的还有廖强喜欢搞“突然袭击”,“老师经常会抛出一个看似跟科研没什么关系的问题,来启发我们的思维。”
有一次,廖强带着几个学生,在路边一家小餐馆吃饭。突然间,廖强指着馆子里的电视问学生:“这台老式显像管电视机在关掉电源后立马盖上防尘布,是好还是不好?会不会捂坏?”
陈蓉思索片刻后回答道:“还是等温度低一点再盖上更好。”
“事实上,从传热的角度看,关掉电源后它已经不发热了。你怕什么?盖上去,可以防尘;过一个小时再盖上去,很多灰尘已经进去了。”廖强笑着说。
廖强给学生出的“难题”还有很多,比如“同样火力下,铝盆和不锈钢盆里的水,哪个先烧开?”“夏天穿黑色还是白色的裤子更有利于散热?”
“廖老师是在引导我们透过现象看本质,从中提炼出科学问题。”陈蓉说。
采访临近结束,记者在一间休息室里看到,几位学生正围绕即将举办的工程热物理研究所“盘古杯”趣味运动会展开“头脑风暴”,策划比赛项目。
“这是研究所一年一度的‘盛会’,到时候全体师生都将放下手头的实验和论文,到运动场上一显身手。”重庆大学能源与动力工程学院副院长付乾教授笑着告诉记者。
趣味运动会是廖强和其他老师在10多年前共同发起创设的,每年的比赛项目有所不同,但一直只有团体赛,没有个人赛。
“廖老师是想借此提醒大家,做科研就像打篮球之类的团体赛,从来不是一个人的战斗,要团结协作,把个人发展融入到集体事业中,融入到国家发展中。”付乾说。
如今,这个工程热物理研究团队,已经从最初的几个人,发展到拥有20多位教师、300多名硕士和博士研究生的规模。
(本版图片由记者刘力摄/视觉重庆)