中国流态化学科研究的开拓者和奠基人郭慕孙
郭慕孙,中国科学院院士,祖籍广东潮州,1920年5月出生于湖北汉阳。 1943年毕业于上海泸江大学化学系,1946年在美国普林斯登大学化工系研究生院获硕士学位。1946年10月~1956年8月在美国碳氢研究公司和可口可乐公司任工程师。1956年10月协助叶渚沛筹建化冶所,领导建立了中国最早的流态化研究室,任室主任、研究员。1978年始任化冶所负责人、代所长、所长,1986年起为化冶所名誉所长,为化冶所创立和建设作出了重大贡献。曾任中国金属学会常务理事、中国化学学会理事、中国化工学会副理事长、中国颗粒学会理事长、国家科委化学工程学科组副组长、冶金学科组成员、国际循环流态化会议顾问委员会委员。1980年当选为中国科学院学部委员(院士),历任第四~七届全国政协委员。1980年获全国劳动模范光荣称号。1997年被聘为瑞士工程科学院外籍院士。 当您有幸见到年届88岁高龄的郭慕孙院士时,当您聆听他认真讲解流态化技术的发展及前景时,您一定会被他那对科学的执着追求、那敏捷的思维和睿智的洞察力所折服。这位中国流态化学科研究的开拓者和奠基人,早在半个世纪前就首先发现和区分了“散式”和“聚式”流态化,后又将流态化技术成功地用于我国若干矿产资源的综合利用,建立了“散式流态化”、“广义流态化”和“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。 我们不妨沿着这位化工专家为流态化研究奋斗的60多个春秋的足迹,领略一下他的风采。 刻苦攻读,立志上下以求索 郭慕孙先生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。受父母熏陶,他自幼好学上进,1939年考入上海沪江大学化学系,1943年毕业后,相继在上海汉堡化工厂和生化药厂任化学师。1945年5月,他抱着振兴民族工业的理想,自重庆赴美国普林斯顿大学学习化工,师从R.Wilhelm教授,进行流态化研究,1946年10月获硕士学位。他的毕业论文“固体颗粒的流态化”于1948年发表在美国《化工进展》期刊。论文首次提出了“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。 自1946年10月起,郭慕孙先生在美国碳氢研究公司任工程师,从事煤的气化等研究。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,先后被派往中国和印度任工程师,在新德里建造了印度第一个可口可乐工厂,后调纽约总部任试验室负责人。1950年,他与大学老同学、社会学硕士桂慧君女士结为伉俪。1952年5月,他重返美国碳氢研究公司,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。 但是,异国他乡的成就怎能拴住这位海外学子的拳拳爱国之心。他深深地懂得,他生根发芽的沃土在中国,自己远涉重洋到美国求学的目的就是为了振兴自己的国家。 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。 情系祖国,创建中国第一个流态化研究室 回归祖国发展中国的科技事业,一直是郭慕孙先生的理想和追求。到北京后,他迅即协助中国科学院化工冶金研究所(过程工程研究所的前身)叶渚沛所长投入到研究所的筹建工作,创建了我国第一个流态化研究室。作为室主任,他亲自讲授流态化技术,传授进行流程研究的方法,指导刚毕业的大学生开展工作。仅仅两年,就建成了包括液固和气固实验手段的流态化实验室,开展了以应用理论为基础的、结合国民经济发展的多项研究课题。 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。郭先生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。为表彰郭先生在短短几年做出的突出贡献,国家授予他全国先进工作者称号,并参加了全国群英会。 勤奋耕耘,矢志不渝的执着追求 郭先生的成就与他对科学的执着追求、对事业的勤奋认真、勇于创新及善于总结密不可分。他不仅严于要求自己,而且经常要求他的学生和同事在理论上要有所创新、有所发现,在应用上要有所发明。他刻苦勤奋,工作不分昼夜和节假日,出差旅途是他最好的撰写总结时间。 在“史无前例”受冲击的那些日子里,他虽不能在科研一线搞研究,但并没有放弃对科研的执着追求。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,酝酿对气固体系开展传递效率更高的“无气泡气固接触”研究。 1972年,化工冶金所恢复了正常工作。郭先生与他的同事们根据他提出的“无气泡气固接触”理论,开辟了快速床、浅层流化床等研究。1978年他任化工冶金所负责人,1980年任所长,同年当选为中国科学院学部委员,并被全国总工会授予全国劳动模范称号。 郭先生自1945年从事流态化研究以来,在理论上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,该成果于1982年获中国科学院自然科学一等奖和国家自然科学二等奖。经过30多年的刻苦攻关,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。该理论于1989年获中国科学院自然科学一等奖,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,也为化工、冶金、生化等过程工程开拓了新的应用和发展前景。 在担任化工冶金所所长期间,郭先生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。他提倡科学上要造成不断创新的局面,因此要求管理部门一要抓智力开发,二要抓新思想的产生,三要抓课题更新。他还从化工冶金所原有的高温冶金、湿法冶金和流态化三种技术中凝炼出冶金物理化学和冶金反应工程学两个学科方向,并赢得了联合国开发署对后一学科的资助。同时,他又开展了生物化工、多相化学反应和颗粒学等边缘学科的研究,分别于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勃勃生机。 壮心不已,耄耋之年仍在发光发热 郭慕孙先生于1986年退居二线任名誉所长,但他仍以饱满的热情和活跃的、创造性的思维,关心着研究所和多相反应开放实验室,他的工作日程依然排得满满的。2001年,根据科学前沿及我国过程工业的战略需求,郭先生协助所领导班子,完成了研究所从“化工冶金”向“过程工程”的转变,形成了承前启后、展望未来、立足基础、引领创新的战略方针。 郭先生非常重视人才的培养,并以培养和指导年轻的科技人员和研究生为已任,先后培养研究生32名,其中多人出国深造。他培养的博士研究生进行的“颗粒流体两相流结构和区划模拟”研究,提出了两相流多尺度作用能量最小模型,由过去单纯靠经验回归上升为理论分析,逐步形成了综合两相流各种现象的较为完整的统一理论。该研究于1993年获中科院自然科学一等奖,1995年又获国家自然科学三等奖。现在,他的学生不少已成为流态化领域的领军人物或重要科研骨干,其中两位还当选为中国科学院院士。1994年,郭先生将获得的何梁何利奖金10万元港币全部捐献给中国颗粒学会,成立了颗粒学青年奖。他还把自己的奖金稿费补贴给学生,或交给妻子桂慧君,用于自闭症和痴呆症儿童的社会福利事业。在得知汶川地震的消息后,郭先生夫妇率先将捐款交到所里,并积极响应中组部号召交纳特殊党费,而后又通过汇款给中华慈善总会,支援灾区学校重建,前后累计捐款万余元。 郭慕孙院士在学术上非常严谨认真,对学生要求严格,特别是对论文的撰写尤为关注,甚至对误用的标点符号都不放过。近年来,他发现不少研究生英文撰写能力较差,严重影响了他们步向国际。于是,他配合研究所教育办,为博士生举办了7期科技英语写作讲习班。研究生们深感获益匪浅,他们不仅学到了在学位课上学不到的科技英文写作技巧,更重要的是感受到了老一辈科学家诚信、严谨、认真做人做事做学问的科研道德和科学精神。 自2003年起,他任《中国颗粒学报》(“China PARTICUOLOGY”)的主编,可说是尽职尽责,一丝不苟,对所有入载文章都逐一认真修改。1999年、2004年、2007年又参与编辑出版了三期“Chemical Engineering Science”专刊。另外,他作为《化工学报》和《中国化学工程学报》的编委,至今已辛勤编审了40多年的稿件。他还与汪家鼎院士等共同编写了《化学工程手册》,2008年又编写出版了《流态化手册》。 除了辛勤笔耕,郭先生还积极参加或组织国际国内流态化研究的学术交流。在他主持或参与组织下,已成功举办了2次国际流态化会议、9次中日流态化会议、6次全国流态化会议、1次中日美颗粒学会议、5次颗粒学会年会。每次会议他都以饱满的热情,主持或参加论文集的编辑和出版等工作。此外,他还经常应邀去国内外做流态化研究进展的演讲和学术报告,或给青少年做科普报告。已进耄耋之年的郭先生认为,自己还能继续为国家的流态化做工作,心中感到无比幸福。他经常对年轻的同志说:“我们中国的工作要让外国人知道,同时要给我们的青年人提供舞台。所以,这些工作要做,而且要做好。” 郭先生不仅对流态化研究情有独钟,对国家的发展和科技事业的进步同样执着追求。他曾为国家的能源利用、科技管理队伍建设、人才培养和教育等方面多次提出很有创意的建议,为各级领导所采纳。如:“科技以人为本”、“CAS要发挥管理作用、引领作用”、“建立自主创新全民全龄的智力开发体系”、“扩大奋斗目标,设立国家行业奖”、“关于实施自主创新战略的几点建议”、“能源/资源/智力”、“农民致富—过程工程能做些什麽”等。其中,“建立自主创新全民全龄的智力开发体系”刊登在《科学新闻》上,并被北京市委办公厅《北京信息》和《科技工作者建议》登载,还被评为北京市科协2006年优秀建议三等奖。 多才多艺,寓高深莫测于饶有趣味的智力启迪 郭先生不仅是一位流态化研究领域里硕果累累的科学家,也是一位巧夺天工的艺术家。特别是在他退居二线后,更把他“几何动艺”制作的业余爱好修成了专业水平。凡是去过老先生家的人,无不为那些悬挂在屋顶精美的几何动艺作品所叹服。只要你轻轻拍一下手或吹一口气,那些用纸板、铝片经他巧手“点化”的作品,就会有序地舞动起来,真是变幻莫测,美不胜收。被他称为“几何动艺”的这些作品,都是经过他精心设计、准确计算、细心制作而成。其构思要求立体的思维、运动的设想和一定程度的美感,在设计上则要求运用简单的力学分析,用几何、三角、代数进行数学模拟,定量地指导制作。它们不仅是美妙绝伦的艺术品,也是不断解决了制作难题的科技作品,在国内首屈一指。目前他的这些富有神韵的作品已超百件,它们不仅置于老先生的居室和多相反应开放实验室的院子里,在国家科学图书馆的展厅里也曾展出。为了将这一启迪智力的方法传授给青少年,他专门出版了一本中英文对照的专著《几何动艺——魔摆》。他在序中这样写道:“我深感我国的青年科技工作者创造能力不强,这与我们的教育有关。许多老师向学生传授知识,而很少启发他们如何适应社会、经济、资源去用自己的头脑想办法,改造自然、创造工艺、方法或制品。我不能说‘几何动艺’能给青年带来多大能力,但只要一旦他们能被自己的创作所吸引,他们将不断给自己创造练习‘构思-设计-制作’的机会,形成这种习惯。” 在构建创新型国家的今天,郭慕孙院士认为:“一个发展中的国家在走向发达的途径中,只有用自己的科学技术针对自己的资源和国情,才能达到技术上独立的目标。”因此,“研究工作不是知识的传播,而是知识的创造。”这或许就是一位老科技工作者推广“几何动艺”深层次的用意吧。 由于郭慕孙院士对流态化学科的发展做出了卓越贡献,1989年他荣获“国际流态化成就奖”。迄今为止,世界上仅有9位科学家获此殊荣。1997年他当选为瑞士工程科学院外籍院士,1999年获“美国化工学会流态化奖”,2008年他被美国化学工程师学会评选为化学工程百年开创时代50位杰出化工科学家,他是唯一获此荣誉的中国科学家。这位流态化研究领域的开拓者和奠基人,已把自己的全部身心毫无保留地奉献给了他深深热爱的科学事业。
08月10日 82