“材”高八斗!这些五邑籍院士在新材料领域勇攀高峰!

发布时间:2021-09-21 03:40:53


  计算力学、土木工程学专家张佑启、“中国微波之父”林为干、著名物理学家朱经武、物理学家蔡睿贤、物理学家邝宇平、颗粒科学与技术和过程工程领域研究的“领航者”余艾冰,他们不懈探索着物质世界规则,助力科技发展。

  张佑启,1934年生于香港,祖籍新会沙堆,是我国著名的计算力学与土木工程专家,原香港大学常务副校长。1958年毕业于华南工学院,1964年获威尔斯大学(英国)博士学位,1999年当选为中国科学院院士。

  在几十年的研究当中,张佑启开拓了有限元法在结构力学、特别是板与壳方面的研究。1967年,他与Zienkiewicz教授合作撰写了世界第一本有限元法专著,研制了英国第一套有限元软件并应用于Clywedog水坝的计算。1967年张佑启更是创造了有限条法,奠定了半解析有限元法的基础,在业界享有“有限条法之父”的美誉。他在各种刊物及学术会议上发表论文460篇,出版专著10部,是十多份国际刊物的编委。他曾荣获香港特区政府银紫荆星勋章、美国机械工程师学会的2003年Myklestad奖,世界工程组织联盟2003年年会也给他颁授了“工程教育的优异奖章”。

  1953年,张佑启自香港皇仁书院中学毕业。在随后参加的香港大学入学考试中,他以全港第六名的优异成绩获得了政府六年奖学金,全免费用入读香港大学医学院。由此,他在香港大学医学院开始了大学生涯,同时也接触了书斋外的国事。北望神州,新中国一日千里,蒸蒸日上、如火如荼的社会主义建设事业,正召唤知识界精英向科技生产一线进军,张佑启教授毅然放弃了万千香港学子梦寐以求的香港大学医学学位和当时的“皇家奖学金”,弃医从工,投考位于广州的华南工学院,立志要在工业与民用建筑工程领域为国家作出一番贡献。

  1958年,张佑启以优异的成绩从华南工学院毕业后,被分配到河南省设计院工作。在郑州工作期间,他积极投身于社会主义建设事业大潮之中。这3年间,他不仅收获了爱情和家庭,在事业上也取得了一定的成就。不过,他本人却认为,其所学还远远不足以应付日常生产建设中的重大工程项目,于是,他决定到海外求学。1961年,张佑启教授回到了出生地香港,他申请到海外英联邦国家的大学继续深造。

  当时,美国西北大学的Zienkiewicz教授到英国威尔士大学任土木工程系系主任,并从美国带去了较为开放的办学理念;他看到张佑启的求学信件后,邀请他过去面试。当天的面试从早上9点持续到下午5点,Zienkiewicz教授问了张佑启有关结构力学、数学、物理、材料力学等多方面的问题,张佑启都能较好地回答。令这位教授感到惊讶的是,张佑启所阐述的某些力学理论,连他都未接触过。

  也因为如此,当张佑启申请成为Zienkiewicz教授的硕士生时,他推荐张佑启直接读他的博士生,还帮他申请到了全额奖学金(相当于该大学助理讲师的薪资待遇)。两年后,在导师的帮助下,张佑启在国际权威学术杂志上发表了4篇论文,并如期拿到了威尔士大学的博士学位。

  计算力学是根据力学理论,利用现代电子计算机和各种数值方法,解决实际工程力学问题的一门新兴学科。它应用于力学的各个分支,促进力学在更广泛领域的研究和应用,其中的有限元法是当代计算力学的最重要成果。张佑启教授和他的导师共同参与了有限元法的奠基工作,首先开拓了有限元法在结构力学、特别是板壳理论的研究和应用。张教授还在有限元法的基础上提出了有限条法,开辟了计算力学中半解析法的新方向。如今,有限元法和有限条法已经广泛应用于大型工程和新型材料开发当中,大到桥梁、堤坝的设计,小到一张凳子、桌椅的受力度,均会用到其研究成果。

  从威尔士大学拿到博士学位后,张佑启教授便一心投入到计算力学的研究当中。期间,他提出的很多有关力学的理论,在英国一些大工程中得到应用。需要指出的是,工程界最初采用张教授这些力学理论时,只是抱着尝试的态度,因为当时已有的力学理论无法满足一些复杂工程的力学构造设计及计算。

  当计算机开始面世时,张教授已开始编写用有限元法计算工程力学问题的计算机软件。他编写的计算机软件,首先应用于英国著名的Clywedog水坝的设计。这座首次用有限元法计算而建成的混凝土水坝,在完工25年后依然坚固如初,充分验证了新的力学理论和方法的准确性,英国混凝土协会正式为张佑启教授颁发了荣誉证书。

  张佑启教授的老家在新会区沙堆镇,不过,他却从小在香港长大,因而对故乡江门的印象并不深刻。即使是在华南工学院求学期间,他也只回过一次江门。有趣的是,张教授与家乡江门的两次接触,都意外地与月饼有关。

  张佑启教授只回过一次江门,是在上世纪50年代。当时,张佑启教授还在华南工学院读大三,在老家新会,他见到了六叔公。张佑启教授在江门住了一晚,他对这家宾馆内小食店卖的月饼印象深刻。另外,2006年中秋节前夕,江门市科技局还专门为张佑启教授寄来了月饼和贺卡,能收到家乡人的节日问候,张佑启教授表示很温暖。

  林为干,1919年10月20日生于台山, 中国科学院院士、微波理论学家、电子科技大学教授。1939年毕业于清华大学;1950年获美国加州大学博士学位;1951年回国后,在岭南大学、华南工学院任教;1958年调至成都电讯工程学院(现在的电子科技大学),曾任院长助理、副院长等职;1980年当选为中国科学院院士(学部委员);现已培养出博士80多名、硕士60多名、博士后10多名。

  1979年以来出版著作4部:《微波网络》《微波理论与技术》《电磁场工程》和《电磁场理论》。近10年来,发表论文近百篇。由于他的突出贡献,1989年获国家级优秀教学成果特等奖,获国家自然科学奖及国家级、部省级科技奖10多项,1991年获国务院政府特殊奖,1999年获何梁何利科技进步奖。曾任成都市科协主席,四川省人民代表大会常委,现任中国电子学会高级会士、微波专业主任委员会主任委员。1980年以来他多次赴美、英、德、加拿大等国讲学和参加学术会议,是美国IEEE高级会员、IEEE MIT北京分会主席,美国加州伯克利大学、乔治华盛顿大学、加拿大曼托巴大学、日本九洲大学和香港大学的客座教授,2003年5月荣获美国伊利诺理工学院名誉博士学位。

  1919年,中国正处于被列强瓜分的困境中,军阀混战,民不聊生。在北方狼烟四起之际,一个男婴在南中国的台山一个边远的小村里呱呱坠地,谁都没有想到,这个在多事之秋出生的男婴,会成为中国未来在微波技术和电磁场理论领域的领军人物。他就是当今中国著名的科学院院士林为干。他是家中第5个孩子。小时候,林为干读书用功刻苦,成绩优秀。他初二没有读完,就独自一人跑到广州报考广东省第一中学(原名广雅中学),因成绩优异被录取。

  林为干:“从小就目睹了外国侵略者蹂躏我们的国土,聆听父辈们讲述虎门销烟的故事,让我认识到落后就要挨打,当时积弱积贫的中国让我很是痛心疾首,遂立志要发奋读书,当一名科学家,用科学拯救祖国。”

  林为干选择微波和电磁场作为自己的研究方向,除了专业对口外,也跟当时我国在这方面的基础性研究还处于一片空白有关。林为干废寝忘食,潜心研究,在美国读完研究生后,通过勤工俭学自费修读完博士课程,其一腔多模理论与技术的研究,开启了他科研事业上第一个高峰,这一理论至今无人超越。新中国成立后,林为干跟当时不少怀抱救国理念的留学生一起谢绝了高薪,怀着满腔抱负,踏上了回归祖国的归程。而林为干的回归,开启了中国在微波理论和技术方面的新篇章,他先后登上岭南大学、中山大学、华南理工学院的讲台,参与筹建了成都电讯工程学院(现在为电子科技大学),他创建了无线电物理系和应用物理研究所,在电磁理论、微波技术、光纤技术、电磁辐射与散射等领域,他的研究始终走在世界科学前沿,被誉为中国的“微波之父”。

  在那动荡纷乱的岁月里,林为干一边接受批判,一边利用一切休息时间来完成自己的学术科研。他甩过牛鞭、扛过锄头、拿过火铲,白天接受劳动改造,晚上悄悄拿出藏在被子下面的学术著作,在昏暗的灯光下继续自己的学术科研工作。在那期间,他始终风雨如磐,不理会政治纷争,静下心来搞学术研究,并最终出版了《微波网络》等几部专著,而其在微波方面的“闭合场理论”、“开放场理论”和“镜像理论”,更成为当时国际最先进的理论著述,他的外圆内矩的特种截面的数据和公式,被公认为是当时最准确的。

  1979年6月,林为干在美国加州大学伯克利分校讲学时与导师J.R.Whinnery在一起。(翻拍)

  1965年、1968年,分别获美国Fordham大学、圣地亚哥加州大学硕士、博士学位;1988年获美国国家科学奖、美国科学院Comstock奖,1994年获超导科学卓越成就奖;1989年当选为美国科学院院士、人文及科学院院士和英国皇家促进人文、制造及商业学会外籍会员;1996年当选为中国科学院外籍院士;2001年至2009年,担任香港科技大学校长;2011年,担任台湾综合大学校长,同时担任美国德克萨斯州休斯敦大学超导研究中心主任、物理系教授。

  朱经武是高温超导研究的先驱者和液氮温度超导电性发现者之一。这一成就,对整个超导研究和凝聚态物理的发展,起到了巨大的推动作用。

  这一年,中国全民族抗日以及世界反法西斯战争进入了一个关键性的阶段,而湖南芷江,则是抗战期间中国一个重要的军事机场的所在地。可以猜想,这一定与朱先生的父亲有关。时间应追溯至1932年。是年,祖籍台山的美国华侨朱甘亭,年仅26岁、家境小康,正就读于美国波特兰耿克生航空学校,学习飞机驾驶。“九一八”事变爆发,举世震惊,海外华人华侨热血沸腾,朱甘亭也在这时做出了自己人生的重大决定:放弃一切,离开旧金山,与十三个祖籍均为台山的华侨青年“结拜兄弟”,歃血为盟,一起回到中国南昌,加入中国空军。

  八年抗战,与朱甘亭一起从美国回来参加抗战的13位华侨青年全部战死沙场,长眠神州大地。“父亲仍然幸存。他经常给我详述这段历史。”这当然是一个交织着热血和热泪的故事。在朱经武幼年的记忆之中,还印留着关于这场战争的种种细节,特别是对故国、对家乡的热爱,在父亲后来的点点滴滴叙述之中,慢慢灌注入他的心田,仿佛在心里埋下一粒种子,成为他人生的基点,使他为人处事、选择职业,无不与此丝丝紧扣。那么,爱科学,搞发明,有一技之长,让中国人不再受欺凌,让中国强壮起来,这种更具体的观念就是在这个基点上茁壮发展起来。

  1949年5月,朱经武一家到了广州,他还在读小学三年级,未几,朱经武又随父母移居台湾台中县清水镇。

  1957年,杨振宁和李政道共同获得诺贝尔物理奖,极大地振奋了全世界的炎黄子孙。朱经武从报章中得悉这一消息,更坚定了立志走科研之路的信念,梦想成为一名对人类有杰出贡献的科学家。

  服了一年兵役之后,经过一番慎重的考虑,朱经武选择去美国留学。1965年,他在美国纽约霍涵大学获取理学硕士学位,紧接着进入美国圣地亚哥加州大学研究院,专研高温超导体。3年后,朱经武获得理学博士学位。从此,朱经武的一生与高温超导体结下不解之缘。

  1986年,休斯敦大学成立了美国太空署的太空材料制作中心,朱经武担任物理学教授,接着,他担任系列要职:美国国家科学基金的固态物理项目主任,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、马歇尔太空飞行中心、阿岗国家实验室,以及杜邦等多所机构的顾问。1987年,在休斯敦大学创办全球规模最大的大学超导研究中心,朱经武成为首届主任。

  2007年6月,朱经武又获得一项至高荣誉:受美国总统布什委任,成为美国国家科学奖评审委员会委员。

  什么叫高温超导?1911年,荷兰科学家昂内斯发现,许多金属在温度下降到4.2K,也就是摄氏零下269度超低温时,电阻等于零。物理学家把这种现象称为超导现象,将处于超导状态的导体称为超导体。由于没有了电阻,电流流经超导体时不会发生热损耗,可以毫无阻力地大流量通往很远的地方。1913年,昂内斯因其发现荣获当年诺贝尔物理学奖。

  但由于超导现象只能在接近绝对零度(即摄氏零下273度)的临界温度下发生,因此,突破温度障碍,寻求高温超导材料成了科学家们必须攻克的难关。数十年来,世界各国许多优秀的科学家纷纷踏入探索高温超导的历程。

  1987年,瑞士科学家发现了35K的超导材料。同年,朱经武研究小组发现了93K的超导体钇钡铜氧化合物,成功地将超导体的临界温度提升到摄氏零下180度。1988年,日本人按照朱经武的方法,将超导温度提升到120K。1993年,瑞士科学家将超导温度提升到134K。不久,朱经武利用高压技术,再将超导温度提高到164K,也就是摄氏零下109度!

  1997年,朱经武和他领导的研究小组宣布,他们挖掘出一种新的超导材料,使高温超导的研究取得重大突破。这个消息引起全世界超导领域的极大关注。

  谈起这一系列的成果,朱经武谦逊地说,与其说这是他个人的成就,不如说同时也是他的整个研究小组的成就,因为它是“合作”和“团队精神”的结晶。

  近些年来,有两件事与朱经武当年高温超导发明一样,令世界瞩目:2001年至2009年,朱经武担任香港科技大学校长;2011年,任台湾综合大学校长。学术界和媒体均惊呼:科学家、发明家朱经武还是一个教育家!

  在很多人看来,这的确是一个不可思议的事情:一个前途无限的科学家去当大学校长,浪费了宝贵的科研时间,这实在属于“多管闲事”。确实,决定担任香港科技大学校长的时候,朱经武在美国的研究和事业正如日中天,这个角色的转变来得太快了,难免令人感到诧异。

  朱经武深有感触地说:“是因为香港人知人善用求才若渴的诚意,是由于特首董建华的知遇之恩殷殷嘱托。古代好朋友讲究肝胆相照,士为知己者死,我应该为香港人的期望出点力。”朱经武忘不了董建华特首第一次会见他的时候,紧紧握着他的手,久久没有松开,诚恳地告诉他:“朱教授,香港走到今天,经济需要转型升级,否则就要落后了;当今香港需要大量科技人才作为社会支撑,香港科技大学就是制造和输送人才的火车,我们希望你来香港当这个车长。”正是董特首的殷殷寄语、深情嘱托,以及香港大有可为的环境,令朱经武最终下了决心:出任香港科技大学的校长。

  担任科大校长后,朱经武频繁往来于内地、香港之间,加强了同内地许多大学的合作交流。他首先着力建构科大的师资队伍,不拘一格选人才充实师资力量。朱经武积极提倡香港科技大学的教授给学生授课。他鼓励全校教职员工追求卓越,创造新知识新科技,注重营造良好的学术研究风气以及严格、公平、透明的制度,为社会培育博学通识的人才。他在全校学生中推行必修及辅修制度,鼓励学生在主科之外增修人文知识,允许新生自由自主选择专业,给学生创造不同的机会到校外和国外见习实习。

  朱经武还在香港科技大学里建立了一所高等研究院,主要从事理论及基础研究和实验应用工作。他希望将它建设成为像美国普林斯顿高等研究院一样的世界学术朝圣地,成为香港乃至全中国未来科技、教育及经济发展的平台。

  香港科技大学在朱经武的带领下,凭借着在生物科学及生物、纳米、电子资讯、能源及环境、管理教育五大领域的多项学术研究成果和创新科技产品,短短数年,在国际上声誉鹊起,成为一所世界著名的研究型大学,并一直在香港向知识型社会转化的过程中担当了领潮作用。

  香港科技大学奇迹般的发展引起了广泛的关注。2004年,香港科技大学工学院进入全球工科排名前25位;2006年,《泰晤士报高等教育特刊》全球200最佳大学排名中,香港科技大学列第58位;英国《金融时报》将香港科技大学商学院工商管理课程排名为全球第二、亚洲第一;香港科大的毕业生受到市场热烈欢迎,就业率达到98%至99%。

  香港前特首董建华高度评价香港科技大学“对香港营造学术文化居功至伟”;香港中文大学校长金耀基盛赞科大是“香港最近10年来最有成就的大学”。朱经武本人也多次被香港有关机构评选为最佳大学校长。

  过去,朱经武先生对故乡的认识,来自书本,来自爸爸妈妈的讲述和回忆,来自于数代旅居海外的家族的影响和熏陶。他知道广东省台山市是著名的华侨之乡,本埠人口一百多万,在海外的华侨华人、港澳台同胞也有一百多万,有“海内一个台山,海外一个台山”之美誉;他还知道,江门市近年建成了中国第一条“院士路”,为祖籍江门五邑的两院院士塑像,向世人展示侨乡历史文化的深厚源流。这些院士中,其中有一位就是朱经武先生自己。

  江门日报记者在采访中跟朱校长开玩笑:“我们虽然还没有见面,但是我有时路过江门市的院士路,会站在你的铜像面前,向你致意,和你交流。”谈起此事,朱经武院士愉快地回顾了江门市院士路筹建时,家乡专门派人来到香港找到他,希望得到他的大力支持,同意授权家乡为他立铜像刻手印。他说:“我毫不犹豫地同意了。”是啊,其他的荣誉和名利他可以不屑一顾,但来自家乡的荣誉他是珍惜的、热爱的、看重的。

  蔡睿贤,工程热物理学家,祖籍台山。1956年至1972年在清华大学动力机械系燃气轮机教研组任助教、讲师,1972年至1978年任长春机车工厂燃气轮机车设计科工程师,1978年至1980年任中国科学院力学研究所副研究员;1980年始在中国科学院工程热物理研究所历任副研究员、研究员、室主任、副所长、所长、博士生导师;1991年当选为中国科学院学部委员(院士);1994年至2002年兼任国家自然科学基金委员会工程与材料科学部主任。

  蔡睿贤院士在分析复杂总能系统中,创立了比较法,并由此总结出各种总能系统的多种简明定性规律、建立了强调正确评价准则的热力学分析学说体系;在叶轮机械理论方面,全面发展了中心流线法;首次集体发现了实用机组中内围带对轴流式压气机不稳定性能的影响,对国内后来多种型号机组的调试起了重要作用。

  蔡睿贤院士先后在国内外重要刊物上发表论文3百多篇,指导过10多名博士生和多名硕士生,并以主持人身份获部(委、院、省)级科研一等奖1次、二等奖2次,以主要参加者身份获国家级二等奖1次;两次被评为中国科学院优秀导师;曾主持完成一项国家攀登项目。

  蔡睿贤小学的时候,学习很争气,成绩都很优秀,考到的学校也总能实现母亲设定的目标。因为母亲不懂工科,就希望蔡睿贤念工科。从高中开始,蔡睿贤开始倾向于工科。1951年蔡睿贤考上了清华大学航空专业,1952年院校大调整,清华的航空专业并到了北京航空学院,蔡睿贤就到了北航。

  不多久以后,“高岗饶漱石”事件发生,蔡睿贤从小在香港念书,老家又是台山。别人问蔡睿贤的海外关系,他也没多想,就说海外关系可多了,在蔡睿贤的台山老家,整条村的人都有海外关系,于是蔡睿贤又被撵去了上海交通大学。

  在清华时学的是航空专业,在北航时的专业相当于机械制造。后来调到上海交大,当时上海交大要对新转来的学生降级一年,但蔡睿贤在北航的时候专业都念得差不多了,分数也很高,蔡睿贤认为再念那个专业也没意思了,就改读动力机械系涡轮机专业,换到动力方面去了,搞能源了。1956年毕业,蔡睿贤被分配到新创建的清华大学燃气轮机教研组工作,任世界知名科学家吴仲华首次授课的辅导助教。

  蔡睿贤认为自己这辈子最大的实际成就之一就是在东北长春的一个工厂里自己动手搞出了燃气轮机,也就是发动机里面的一种。

  “文革”期间,长春有个将军想搞燃气轮机,那个时候军代表到了工厂,找人搞燃气轮机不容易,而蔡睿贤很早就参加了中国最早搞这一行的吴仲华先生的科研组,知识丰富。用了几年时间搞燃气轮机,蔡睿贤和同事们把这个东西造出来了。

  蔡睿贤在分析复杂总能系统中,创立了比较法,并由此总结出各种总能系统的多种简明定性规律;建立了强调正确评价准则的热力学分析学说体系,提出了一系列崭新的合理准则与系统分析。在叶轮机械理论方面,全面发展了中心流线法,有些内容已列入国内外教科书中;在叶轮机械三元流动理论方面首先导出了环壁约束条件与给出一系列三元标准解析解。

  首次集体发现了实用机组中内围带对轴流式压气机不稳定性能的影响,对国内后来多种型号机组的调试起了重要作用。近年导出了工程热物理各分学科的一系列代数显示解析解,如非定常带激波可压流与非线性导热的解析解等。因此,多次获重大科技奖项,如中国科学院科技进步一等奖、中国科学院自然科学二等奖、国家科技进步二等奖等。

  1983年访美期间,蔡睿贤院士在亚利桑那州沙漠中与参访团成员和陪同人员合影(前排居中二人为吴仲华先生和蔡睿贤院士)。(翻拍)

  邝宇平,理论物理学家。1932年11月9日出生于北京,原籍台山。1951年考入清华大学物理系,1952年院系调整到北京大学物理系,1955年毕业于北京大学物理系。1979年以来,他曾多次在美国Cornell大学、西欧中心(CERN)等进行学术访问。2003年,他当选为中国科学院院士。

  他主要从事粒子理论(粒子物理理论和量子场论方面)的研究,在重夸克偶素物理、TeV能区物理、有效拉氏量理论等方面做出重要贡献。

  邝宇平在国内外主要学术刊物发表论文100余篇,其文章被同行大量引用,其中包括不少国际著名专家的引用,论文被引用3000余次。他作为第一获奖者获得的科研奖励有:1987年和1999年国家教委科技进步二等奖,1989年首届吴有训物理奖,1994年国家教委科技进步一等奖等。

  邝宇平从小受家庭的影响,树立起对知识、对才能的崇敬,逐渐建立起以真才实学为自己安身立命之本的信念。他非常热爱自己从事的专业。几十年兢兢业业、孜孜以求地进行开创性的研究。他努力抓住前沿的重要问题,哪怕这么大年纪,还是没变。记得在兰州的时候,粮食紧张,发饭票,只能在食堂买饭吃,吃不饱,他饿到浮肿,上楼都上不去,可就在那种情况下,他还工作到深夜。在的时候,不准搞业务,搞业务就是走白专道路,邝宇平就进行“地下研究”,只要有时间,有机会,他就在自己家里看资料,一直坚持,因此“文革”结束后,他能跟得上这个领域研究的步伐。

  在2008年诺贝尔奖得主北京论坛上,邝宇平院士(右一)与与诺贝尔奖得主Gross合影。(翻拍)

  邝宇平院士进入清华大学物理系后,就立足于粒子物理学科建设。学科的队伍没有形成,他就从带硕士生开始,然后带博士生,最后拉起了“摊子”。他对成就的态度,认为应“水到渠成”,不必刻意追求。他告诉江门日报记者,他的生活和工作没有什么冲突,因为他和妻子生活要求简单,也没有什么欲望;平常在家里,他也会和妻子一起做家务,如做饭和洗碗等,各自炒各自的拿手菜。他喜欢运动,年轻时喜欢踢足球,但现在年纪大了,只能散散步。他还喜欢弹钢琴,听西方古典音乐,如贝多芬、舒伯特等人的音乐。他晚年的心愿,则是等欧洲大型强子对撞机新的实验结果出来,看看他对TeV能量物理的研究是不是正确的,他曾从理论上建议“他们怎么做才能看到新东西(发现)”,希望他们做了实验后,真的能够看到新东西。

  邝宇平院士曾通过我市科技局、台山市科技局等单位找寻自己的祖籍地。找到后,2009年12月,他亲自回了家乡(台山市台城街道岭背村委会蟹村)一趟。那是他77年来第一次回乡。在家乡,他不断用手中的相机记录一点一滴,并找到村中老人,请他们诉说他爷爷以及父亲留下的故事片段……他曾动情地说:“我始终没忘记自己是台山人!”而当得知蟹村村民修自来水缺钱,他当即捐资4000元。

  余艾冰祖籍江门开平,是颗粒填充、颗粒及多相流以及计算机模拟与仿真多个研究领域的权威,更是全球最有影响力的化学过程工程专家之一。其科研成果广泛应用于冶金、材料、化工和矿物加工行业,创造了显著经济效益。荣获澳大利亚“国家教授”“联邦教授”“Ian Wark终身成就奖”、美国钢铁协会“Josef Kapitan”奖、中国教育部“海外名师”等二十多项奖励或荣誉称号。2004年当选澳大利亚工程院院士,2011年当选澳大利亚科学院院士, 2017年当选中国工程院外籍院士。

  目前已经培养超过30多名博士后、80多名博士及20多名硕士,已发表1000余篇学术论文,其中700多篇发表于SCI国际学术期刊,是Handbook of Powder Science and Engineering、Powder Technology 和Granular Matter的主编或执行编辑,在20多个相关期刊担任编委。在科研经费方面,获得超过7500万澳元(约3.8亿人民币)的科研经费,其科研成果已被广泛应用于冶金、材料、化工和矿物加工工业。

  在国内读大学和硕士的时候,余艾冰的专业是钢铁冶金,真正和颗粒结缘,还是到澳大利亚读博士以后的事了,那时他才意识到,“颗粒是一个挺重要的研究领域”。“1986年,我看到一本书(《Particulate Science and Technology》,作者John K. Beddow)对颗粒研究进行了相当全面的介绍,大到宇宙、小到原子,它们都是颗粒,但我更多研究的是日常生活中看得到、摸得着的颗粒。当时我就认定,颗粒研究将是我一生的追求。”

  余艾冰解释道,颗粒材料是除水之外,人类处理研究最多的材料类型,70%左右的工业成品和中间产品都是以颗粒形态存在的。人类的发展可以说是跟材料的发展息息相关,而材料技术的发展很大程度上又要依靠颗粒技术,但人们过去一直没有意识到这一点。直到20世纪70年代末、80年代初,人们才充分意识到这应该是一个重要的研究领域,才开始真正把颗粒作为一门科学和技术来研究。

  “工业界非常需要颗粒技术的研究,希望能够得到终极解决方案,更好地设计、控制和优化相关工业过程和产品。颗粒科学与技术就是专门为解决这些工程应用问题而产生的交叉学科。”余艾冰说:“颗粒材料兼具固液气三种物质聚集状态的特征。在特定条件下,它们可以像固体一样承受形变,像液体一样流动,或者像气体一样被压缩。微粒/颗粒物质可以被认为是一种新的物质聚集状态。”余艾冰坦言,在多年研究后,人们对它的理解依旧很不完善。

  好消息是,颗粒研究的重要性已经被认可。如何发展颗粒动力学理论被《科学》杂志列为125大科学难题之一,足以说明这点。如今,颗粒科学研究已经涉及矿业、冶金、材料、纳米、医药、能源、环保等众多领域,余艾冰的研究之路越走越宽。

  “鉴于此,我确信在颗粒系统的理论体系、物理模型和研究技术等方面,都会不断产生新的进展,而颗粒尺度的研究将会成为主流。”余艾冰对颗粒研究的未来充满信心。

  对颗粒系统理解的不足限制了工业生产的水平。平均而言,对于颗粒系统,世界各国现在只能达到工业生产设计能力的50%,而在只涉及气相或液相的工业领域中则可以达到90%。颗粒材料应用广泛,但在许多相关工业过程中,人们对过程中颗粒行为的了解十分有限,其实际操作不得不依赖经验,几乎等同于“黑箱”作业。

  “对许多工业过程的设计、控制和优化,对控制颗粒行为原理的理解非常重要。我们拥有各种可用于颗粒系统行为测定的技术,但在最基本的物理层面,我们还缺少解决实际问题的通用和可靠的方法。”余艾冰说。

  随着计算机技术的发展,科学家们开始用建立数学模型的方式进行颗粒科学和过程工程的研究,从而打开了一条更为准确、便捷的研究之路。浪潮之上,激流勇进,余艾冰正是这条研究路上的先行者。

  这些年来,余艾冰的团队就始终在原始创新的“无人区”执着深耕,一直在进行颗粒系统的仿真模拟研究,即通过数理上可靠的建模和仿真来得到不同颗粒系统的颗粒—颗粒和颗粒—流体相互作用的信息,即“可视”,进而理解控制颗粒行为的基本原理。

  在余艾冰看来,利用计算机技术、大数据进行颗粒行为的仿真模拟,去实现工业过程自动化和智能化,应该是未来在颗粒科学技术和工业过程中的重大突破口。余艾冰科研团队的研究主题正是“颗粒系统的仿真与模拟”,“我们试图理解颗粒流动和堆积的基本原理,并着眼于矿物、冶金、材料工业等方面的应用。”

  科研“无人区”虽然暗藏风险,但也富含着科学宝藏。这些年来,余艾冰的创新性科研成果不断显现,陆续发表在世界顶级学术期刊上。

  余艾冰至今已发表1000多篇学术论文(其中700多篇发表于SCI国际学术期刊),是20多个国际学术期刊的主编、编辑或编委,为不同的国际学术会议作了数十次大会特邀主题报告,同中国、澳大利亚及许多国家的研究机构、跨国公司建立了高层次紧密的合作伙伴关系。同时,培养超过40多名博士后、100多名博士;目前直接领导着一个由15位教研人员及30多名博士研究生组成的世界级的研究团队。曾成功组织了多次国际学术会议,并参与组织了数十次国际、国内学术会议……堪称科研界的“宝藏”。

  故乡就像一个风筝,对于离家在外的游子有着永远无法割舍的牵挂,故乡的一山一水、一草一木,余艾冰都记挂在心间,无论在哪里,他都很自豪地把家乡挂在嘴边,更是以自己是江门人为荣。“江门是一个人杰地灵的地方,培养了很多院士以及社会各界的优秀人才,在国内外都有极大的影响力。作为一位在外多年的‘游子’,家乡一直是我魂牵梦萦的地方,为家乡的经济社会发展做点事情,是我最大的愿望。”

  2020年11月16日,在我市与余艾冰院士团队的产学研对接交流会上,余艾冰院士(左)按下“院士手模”。

  情牵桑梓,心系故里。余艾冰饱含深情的话语,句句透露着对家乡的牵挂。虽然离开家乡近半个世纪,但每两三年,余艾冰都会回到江门、回到开平看一看。这么多年的奋斗,余艾冰一直有两个小遗憾,“一是我做了这么多年的研究、撰写了这么多论文、培养了这么多博士后和博士生,而真正将研究成果应用并产业化是近年才开始的,我觉得还远远不够。二是我目前与国内、广东、江门的合作并不多,未来,我希望能将更多的精力投入到这两方面。”