• 化工人物

    化工人物

    當前位置: 首頁 > 化工人物 > 正文

    “化工好故事”系列報道|丹心未泯創新愿,矢志不渝求是輝——記四川大學化學工程學院李象遠教授

    發布時間 :2018年12月07日      閱讀量:

    人物簡介



    李象遠,理學博士,四川大學教授,教育部跨世紀人才,國務院政府特殊津貼獲得者,中國化學會“燃燒化學”專委會主任委員,中國化學會“理論與計算化學”專委會委員,國家某科技重大專項指導專家組成員,科技部高新能計算重點專項“數值發動機”項目負責人,四川省學術技術帶頭人,兼任多個發動機專項、燃氣輪機工程中心、重點實驗室等的技術專家。J.Theor.Comput.Chem.,《物理化學學報》等雜志編委。

    在理論化學方面,論證了Marcus“溶液中的電子轉移”諾貝爾化學獎理論中存在的理論錯誤,基于熱力學約束平衡原理,發展了非平衡溶劑化新理論體系,建立了解析解和數值解方法,解決了Marcus理論高估電子轉移溶劑效應的歷史問題。

    在燃燒動力學方面,組建四川大學燃燒動力學中心,最先在國內將量子化學和計算化學方法應用于發動機燃燒反應的工程應用研究,發起并推動了中國化學會二級分支機構“燃燒化學”專委會的建立。發展了多種國產航空燃料的裂解和燃燒機理并用于工程數值模擬,構建了我國第一個燃燒數據共享平臺,發展了燃料高溫熱沉、密度、粘度等熱物性在線測試新方法;提出了超燃沖壓發動機的主動冷卻新技術。承擔了國家科技重大專項、國家重點研發計劃、國家自然科學基金重大研究計劃等研究課題。獲多項國家發明專利,發表SCI論文約250篇。

    求學:潛心向學無遺力 厚積薄發終始成

    1978年,是恢復高考制度的第二年,據統計數據顯示,當年全國參加高考人數達610萬,錄取40.2萬人,錄取率不到7%。作為千軍萬馬過獨木橋中的一員,李象遠如愿考上大學,就此翻開漫長學術研究生涯的扉頁。但他誤以為填報的湖南大學“碳素”專業是理科,到校后才發現這是工科。在問及有沒有專業情緒時,李象遠老師認為,豐富的學習經歷沒什么不好。

    在談到工作生涯時,李象遠把他的經歷分為三個階段:3年的工廠磨練、艱辛的20年理論化學和跨界交叉的10年發動機研究。

    實踐:紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行

    1982年大學畢業,李象遠被分配到四川自貢東新電碳公司一個小廠做了一名技術員。他負責密封材料生產線,從工藝設計到裝備加工、從產品生產到用戶開發,小廠技術員什么都要懂,否則會讓工人看笑話。他學以致用,并注重在實際工作中積累經驗,經過兩年實踐,逐漸成為生產、設計上的”多面手”。1985年他以獨立作者身份在國家專業刊物發表了技術講座連載—“柔性石墨密封”,算是對三年技術工作的總結。實際上他希望有一個更大的舞臺,所以一直在準備考研。在問及如何處理技術工作和備考矛盾時,他說:“你可以追求未來,但你不能放棄現在?!?/p>

    1985年,他進入成都科技大學化學系攻讀碩士學位,專業方向變成了量子化學。據李象遠老師回憶,量子化學方向的課程學習他非常吃力,研究生第一學期何福城老師講授量子力學,內容為狄拉克的矩陣力學體系,半期測驗他在同班幾位同學中成績墊底,為這事他郁悶了很久?!皩W習量子力學對于我一個工科出身的人來說本來就很吃力,但打好基礎比急于做些膚淺的科研更重要,我們的碩士階段一般沒有論文發表。沒有扎實的基礎訓練,就難有將來的源頭性創新”。說到研究生階段的求學經歷,李象遠老師如是說。

    攻堅:雄關漫道真如鐵,而今邁步從頭越

    從1988年留成都科技大學化學系工作到2008年的20年期間,是李象遠工作經歷的第二階段。早期,他和何福城教授一起,開展了分子和晶體結構折紙模型教學法研究,獲得過國家教學成果二等獎和霍英東基金會高校青年教師教學類二等獎。1997年,自然科學基金九·五量子化學重大項目立項,李象遠負責電子轉移課題。隨后,在應用Marcus溶液中的電子轉移理論(1992年諾貝爾化學獎)時,發現了Marcus原始方程存在理論缺陷。經過十年的努力,李象遠和他的合作者澄清了Marcus理論的基礎錯誤:即在推導非平衡溶劑化自由能時采用所謂可逆功來代替自由能增量?;诩s束平衡原理和引入約束外電場,他們建立了新的非平衡溶劑化理論,解決了Marcus理論高估重組能達一倍的歷史問題。


    2002年Marcus教授與李象遠教授會議期間討論

    談及這段經歷,李象遠老師感觸頗多。他介紹,由于電子轉移溶劑效應需要電動力學知識,因此他請理論物理專業傅克祥教授進入課題組開展交叉學科研究。傅克祥教授最先在2000年對Marcus理論提出懷疑,這讓李象遠處于兩難境地,選擇挑戰就意味著坐上“冷板凳”,可能一輩子無果而終。但是,李象遠做出了自己無愧于心的選擇,并用近十年時間最終完成了答卷。

    李象遠告訴筆者,光是弄清Marcus原始方程錯誤就花了5年時間,期間他與包括Marcus在內的國外多位科學家開展了大量討論。原有錯誤的澄清,意味著非平衡溶劑化問題就成了一道沒有答案的考題,而溶劑極化非平衡狀態的自由能表達是問題的關鍵。在求解中,他們也走過彎路。在經歷大量嘗試和失敗后,課題組何福城教授回憶起俄國教材中提到的約束平衡方法。在繼續“啃”了一年多書本之后,李象遠終于在2008年大年三十晚上悟出了答案。講到這里,筆者明顯在李老師的語氣中體會到了那種從山窮水復到柳暗花明的感覺。

    李象遠強調,這項工作是集體智慧的成果:除了傅克祥和何福城,北大劉文劍教授也參與了新理論的大量推演。在問及新理論可能產生的影響時,李象遠認為:科學也是一個江湖,世界的科學格局仍是西方人“織錦”,中國人“添花”。我們的結論與國際主流理論相悖,因此要得到學界廣泛承認,道路仍然艱辛。把評判留給未來,還有很多事情值得去做。

    立業:路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索

    李象遠認為,我國在改革開放前基本建立了自己的工業體系,但80年代起,隨著發展模式的轉變,高科技人才大量流失、國防企業大量轉向民品,國家基礎研究的產出主要表現為SCI論文數量的瘋狂增長,核心技術缺乏基礎支撐。

    李象遠從2007年左右開始了空天發動機燃燒基礎研究,這看起來和量子化學相去甚遠。當問及什么原因導致這種變故時,李象遠把這歸因于一次機緣巧合。一位朋友告訴他:發動機的燃料反應機理是一個亟待研究的課題。正是這一提醒導致了李象遠的又一次科研轉折,從2009年參加某國家科技重大專項研究開始,10年來李象遠和他的同事們基于化學動力學基本原理,聚焦“后燃料”過程,開展發動機燃燒和燃料冷卻技術研究,迅速成長為國內空天動力燃燒基礎研究的重要力量。2016年,川大燃燒中心獲準建設國家級“航空動力”特色學科。由李象遠發起,中國化學會2017年批準成立了“燃燒化學專業委員會”二級分支機構,并由他擔任首屆主任委員。燃燒化學新學科的設立,為我國基礎化學和航空航天的交叉研究提供了平臺。

    在科研風格上,李象遠認為,創新就是要想別人想不到的招,走別人不敢走的路。他說,自己本是一個發動機外行,要虛心向行業專家學習,了解需求,才能發揮自己的基礎化學專長,有所作為。這些年來,川大燃燒中心在李象遠帶領下,既開展燃燒機理建模、軟件開發和數值模擬研究,又開展燃燒測量和發動機燃料冷卻換熱新方法研究。他認為曲折的經歷興許是一筆財富,正是早期的工廠經歷對他在發動機熱部件冷卻結構設計方面起到了重要支撐作用。

    李象遠老師承擔了國家“某飛行器科技工程”和“兩機”重大科技專項、國家重點研發計劃、自然科學基金“近空間飛行器”和“發動機湍流燃燒”重大研究計劃的研究課題。他聯合國內優勢力量,承擔了科技部高性能計算專項“數值發動機”研發任務,目標是打造我國百萬核并行的發動機燃燒數值模擬開放軟件系統;承擔了自然科學基金“發動機湍流燃燒”重大研究計劃的重點支持和集成項目,旨在構建我國自主的燃燒數據庫平臺。他提出了超燃沖壓發動機主動冷卻的某種新方案,突破了燃料化學熱沉和高溫結焦瓶頸;發明了航空燃料高溫裂解的化學熱沉、密度、流速等原創性測試方法,解決了高溫燃料物性測試的國際難題,支撐力發動機冷卻和換熱設計。

    育人:桃李不言,下自成蹊

    在2017年川大科技獎勵大會上,時任校長謝和平院士將李象遠老師作為一個“有實力、有自信、有膽商”的例證,對李象遠在重點研發計劃申報中,主動聯合國內發動機研發、高性能計算和發動機仿真優勢單位,并形成項目團隊等方面的行為提出表揚。李象遠的所謂“膽商”不僅體現在這一方面,2016年秋季,他因病實施了手術,在后續治療期間,他從容面對疾病威脅,堅守工作崗位和組織項目申報,獲準了國家科技部、基金委、工信部等部委的多個大項目立項。

    做科研既要低頭拉車,更要抬頭看路,這是李象遠老師對莘莘學子的告誡。談到對科學的態度時,李象遠老師說:科學研究是公益活動,科學家要淡泊名利,要有“坐得板凳十年冷,不寫文章半句空”的精神。目前我國的科研生態令人擔憂,論文換帽子、帽子換年薪,這導致了科研活動的功利化。在這種風氣下,一大批青年精英正在把他們的“大作為”肢解成“短平快”。李象遠說,他也喜歡帽子和高薪,只是他不愿意拿自己的科研原則做交易。

    “只做重要的,不做時髦的?!碑攩柤翱蒲酗L格時,李象遠如是說。在育人經驗方面,他講述到:“苦干實干,巧干為先。要培養學生的想象力?!?/p>

    在學生看來,李象遠老師是一個貫徹創新理念并會用自身行動去影響他人的人。在科研與學術方面,他永遠“走在路上”,一旦有可行的想法便會努力將其付諸實踐。他時常教導學生要有問題意識和創新精神,在實際指導過程中,李象遠老師也經常提出不同的思路供學生探討。面對科學,他是嚴肅的,面對學生,他是溫和的,偶爾冒出的黑色幽默也會讓學生倍感親切。在與實驗組內學生簡短的交流中,筆者也感受到了李象遠老師在他們心中的分量。桃李不言,下自成蹊。我們有理由相信,李象遠老師所推崇的創新精神與想象力也會因為他的育人理念得到傳承與發展。

    燃燒動力學中心教師合影

    采訪撰稿:楊婷

    圖片提供:受訪者

    修訂:高敏

    審核:李天友

    編輯:高敏

    化學工程學院

    2018年12月7日





    下一條:【光明日報】宣傳報道化工學院周加貝老師課堂教學改革

    51秒速赛车计划