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“亮剑”精神在科研创新活动中的重要作用
发布时间:2015-12-03 15:00

苏州大学 路建美

2015年1月8日,作为2014年度国家技术发明奖二等奖项目《可控结构吸附材料构建及控制油类污染物的关键技术》的主要负责人在人民大会堂接受党和国家领导人的颁奖,当有幸和习主席握手的那一刹那,三十多年来我为这个项目付出的点点滴滴——我的青春和梦想、我的徘徊和前进、我的病痛和坚持等各种思绪一起涌上心头。现在这些荣誉已经属于过去,但回顾近三十年来这个项目研发的过程,我觉得有必要把我的一些认识和感受进行思考和总结,从而可以为我的学生们增一点信心,做一点铺垫。

十多年前,一部名为《亮剑》的电视剧火遍大江南北,剧中以主人公李云龙为典型人物代表集中展示了中国共产党领导的人民军队在抗日战争、解放战争及抗美援朝战争中取得一个又一个举世瞩目伟大胜利的原因是在于——碰到任何敌人都敢于亮剑,这种亮剑被诠释为知己知彼的战略战术、满怀誓将对方斩落马的雄心和勇气,战场上舍我其谁、令敌丧胆的气魄。这种亮剑精神对于科研上追求卓越也同样重要,它应该贯穿于整个科研活动的始终,下面我结合自身体会从科研活动的四个不同阶段谈谈“亮剑”精神的实质及其发挥的作用:

一、 选题——敢于迎战的创新精神

每个科研工作者在开始独立承担科研工作的时候都会有一个迷茫,我做什么?我能做什么?做什么有意义?如果想不清楚,不妨先看一下美国著名计算机编码专家哈明四十年前在贝尔实验室一次堪比科研界“圣经”般影响的演讲,哈明在这个题为《你和你的科研》演讲中告诫青年科学工作者最重要的一条就是:选题要有前瞻性,要有想别人不敢想、做别人不敢做之勇气。只有在科研方向上具备了这种敢为天下先的精神,才能做到你今后所为之奋斗一生的事业是创新性和引领性的。

我1982年本科毕业开始留校,那个年代的高校少有科研,但因我所在高校地处乡镇企业蓬勃发展的苏南地区,因技术匮乏使我们这些高校教师成为他们追逐的技术开发人员。那样背景下我在学校和院系支持下,受企业委托成功开发小到胶水、墨水,大到光缆阻水油膏、光纤油膏吸水树脂等二十多个项目,并成功实现成果转化,这个阶段其实对我形成“科学研究必须以实际应用为目的”的思想至关重要。我脑子里一直有一个根深蒂固的概念:开发一个具有独立知识产权、在国际国内都处于领先地位的技术。机会来自于一次偶然的电视新闻,八十年代中后期中东先后经历了多次战争,战争中造成大量石油管道破损泄漏事件,这些石油泄漏由于缺乏有效的治理技术从而造成大面积海洋和陆地的污染,引起了整个国际社会的关注。我当时正成功开发了一个吸水树脂项目,看到这个新闻脑子里只是灵念一闪,用吸油树脂实现这些泄漏原油的吸附和回收,真没有想到这个一闪的灵念促成了我此后近三十年的全身心投入研究。

有了这个念头后我马上着手查找相关吸油树脂的文献,查下来一看发现和我想象的完全不是一回事。吸油树脂和吸水树脂的吸附机理完全不一样,吸水树脂因为是离子键机理,因此其对水吸附速度极快、吸附容量极大,而吸油树脂当时普遍的观点是物理现象,依靠的是分子间微弱的范德华力作用,因此吸附速度极慢,吸油饱和时间是4-6小时,并且存在吸油后锁油能力不强即保油性差、吸油后没有强度等一系列缺陷,因此从上世纪60年代日本和美国开始研究一直到八十年代末,产品性能几乎没有突破,基本判定吸油树脂不会像吸水树脂那样具有极快的吸附速度,不可能在工业领域大规模应用。看到这个结论后,我脑海里的主意却反而清晰起来,我们能否碰碰这个吸油树脂的“死刑判决书”?为吸油树脂平平反?决心下,捋袖干。

二、 破题——反其道而行之的谋略

俗话说“万事开头难”,既然日本和美国基于原有的研究判定吸油树脂的死刑,说明了我们的研究必须另辟蹊径了。因此第一斧往哪儿砍,能否砍成破冰之旅对树立信心尤为重要。我在研究了所有的吸油树脂文献后,发现几乎所有的文献都忽略了一个十分重要的前提就是它的吸附对象——原油、成品油及有机物,它们是结构成分不同的混合物体系,这么一个体系仅仅依靠单一成份的吸附树脂来形成有效的吸附基本没有可能,因此后续总体科研开展思路逐渐开始坚定地在我脑海里清晰形成,那就是结构成分不同的体系必须要用相应的不同分子结构的吸油树脂来应对。现在回想起来,这种反其道而行的思路有点险,但事实也证明了这个指导思想的确立为我们后续整个科研之路越走越宽提供了保证。

三、 立题——“勤为径、苦作舟”的坚守

方向定下来了,就要有“咬定青山不放松”的坚持和“不破楼兰终不还”的决心,这个过程无疑伴随着长期寂寞的忍耐以及经历一次次失败痛苦的历练。在吸油材料的研发过程中,先后针对原油、成品油及有机物,如脂肪烃、芳香烃、卤代烃等数十种典型油类所含的成份,我们先后设计合成了近千种不同分子结构的单体和聚合物,从近千种化合物中再进行筛选出近百种吸附性能优异的单体进行两两组合、三三组合及四四组合合成共聚物,并对所得到的聚合物吸附不同油品性能进行测试,对数据用数学的方法进行动力学拟合、比对文献总结实验规律、优化实验配方、构建吸附材料分子结构对吸附性能影响的理论规律,这个过程一直坚持十三年的时间,特别是在前面的十年时间里做单体设计、合成和筛选的过程,我们基本不知道所做的一切能否达到我们最终的目标,能否寻找到一种对油吸附速度特别快的吸附材料分子结构,这种坚持最终完全变成是一种对最初定下目标方向的一种执着信念,当然这种信念基于科学的判断和数千次的实验摸索。从2000年开始我们发现单体组合开始显示效果,有些组合调控后的分子结构明显提高了吸油速度,从文献报道的4-6小时吸附饱和时间开始向2小时、1小时内缩短,这个进步极大的提升了我们的信心,我们通过吸附时间提升后的分子结构和没有提升的分子结构的比对、对吸附后产品分子结构和油分子结构的结合力分析,以及借助计算理论模拟,首次提出了“单体协同机理”的吸附树脂结构设计思想,同时打破文献报道认为吸油树脂基本依靠微弱范德华力作用的误区,确立了以“类氢键作用”是提升吸油材料吸附速度的理论依据,最终我们依靠自身摸索的的理论规律和分子结构设计思想,所合成的吸油树脂产品彻底推翻国外对其的“死刑判决书”,从几个小时的饱和吸附时间缩短到了难以令人置信的“11秒以内”(国外最新专利报道仍然是4-6小时),实现了世界性难题的突破。此后我们又用了三年的时间完成了吸油树脂结构上的优化提升,解决了吸油树脂产品吸油后锁油能力低下、强度不高等缺陷,基本在实验室完成了吸附速度快、锁油能力强、强度高、吸附选择性好及可重复使用的吸油树脂产品分子结构和组分的确定。

现在回首这十六七年的过程就像一场场阵地战的过程,很多画面如一幕幕电影还能清晰浮现在我的眼前,有时候坐在办公室里看着我柜子里近百本的实验记录本,我还能为以前实验得到突破性进展感到喜悦,这种喜悦无疑是用汗水付出和时光的煎熬换来的。这十六七年时间我经历了爱人出国求学、儿子成长关键期、自己多次的腰椎间盘突出住院手术以及自己走上领导岗位后的科研时间被挤占等等一系列困难,说实话哪个困难加上实验的一次次失败都可能成为我退缩的理由,但是每当这个时候咬牙坚持一下、逼自己再冲一下,就会应验那句歌词“阳光总在风雨后”。

四、 应用题——“天生我材必有用、千金散尽还复来”的信心和胸怀

高效吸油树脂研发实现突破的喜悦很快被接踵而来的产品用在哪里以及如何用的困惑冲淡。吸油树脂研发的初衷是用于突发性油品泄漏事故时的应急处置,然而吸油树脂颗粒状产品又是无法用于大面积水面浮油的清理,必须把颗粒状的吸油树脂变成一种可漂浮于水面并且能和机械装备联动配套使用的产品,这就意味着产品生产需要技术提升,而对于我们这种新产品而言市场还没有现成的纺丝和编织设备可买,需要全新设计和建造。经过测算,要把颗粒状的吸油树脂产品进行纺丝、编织形成海绵状的轻质吸油材料,估算需要数百万的投入,还不计算设备到位后的按实际需求改造费用、大型设备的场地租赁费用、日常开支和维护费以及后续开发和产品联用的水面吸油材料投放和回收装备的费用。如果筹不到钱,前面十几年的辛苦将付之东流。首先我们想到了融资,找一些有实力的投资人或者企业来投资这个项目,然而产品还在实验室阶段,没有哪个投资人愿意冒这个风险,作为知识分子的我们寻求融资的过程可以说是一个不堪回首的经历。在融资希望不大的情况下,放弃还是继续已经成为一个两难的选择。此时吸油树脂这个产品如同我辛辛苦苦养大的一个孩子,让我放弃已经不可能,此时《亮剑》这部电视剧正在电视台热播,这也点燃了我背水一战的决心,我决定自己想办法筹钱先做起来再说,经费不够我们就先土法上马,没有场地我们就找一些生产效益不太好的但有资质的企业便宜点租借人家的厂房来生产,首先把产品规模量产的工艺参数拿到手再说。经过一年多的到处转移战场打游击,最困难时我甚至把自己工资拿出来作为原料采购及临时工的工资支付,功夫不负有心人,经过努力产品量产的工艺参数开始稳定,生产的少部分中试产品我们开始给有些环保局拿去作为应急事故发生时的试验样品,采集产品实际使用过程中暴露出来的问题再进行改进。产品逐渐成熟,参与了几起突发性事故处置后产品的优势也开始逐渐显现,筑巢引凤,实实在在、看得见摸得着以及具有良好市场前景的产品引起了先前众多不感兴趣的投资商的热捧,前后有多家投资商主动登门拜访渴望对这个产品进行投资。而此时的我,目光已经不在乎谁来投资的问题,我把项目投资事宜全权交予学校相关职能部门去处理,我的目光开始投向吸油树脂在更广领域的应用开发,因为产品在推广到石化企业、环保单位过程中,我发现众多主流技术无法处置的含油工业废水已经成为各行各业和监管部门头疼的问题,如何把我们的吸油树脂开发成含油废水高效低成本的分离技术,将是我们需要征服的又一战场。

机会永远是给有准备的人的,随着全国化工园区快速发展以及油品运输的频繁,从2006年开始全国各地突发性的油品泄漏事故越来越多,含油废水的处置技术需求也日益紧迫,这也引起了国家部委的高度重视,2008年国家科技部863计划和环保部环保公益行业科技专项先后分别就突发性油品泄漏事故及高浓度含有毒有机物工业废水的处置技术进行全国招标,我们因为有成型的产品及前期参与现场泄漏事故处置的经验,我们对突发性事故及含油废水低成本、可回收的绿色处置的理念,产品的先进性能,完备的处置技术方案获得参与投标答辩的评委专家高度认可。从这两个项目开始,我们的吸油产品的延伸研发形成了针对各类有污染物(突发事件泄漏及工业油污染物)的系列产品。此时引进的投资商主导升级了产品的制造生产线,使产品年产能力达到200万平米的水平,并且抓住了2009年发生的美国墨西哥湾原油泄漏及大连716原油泄漏事故的处置时机,获得了美方用户、外交使领馆及同行专家的高度认可和评价,提升了产品的知名度,当年产品进入中石化和中石油的供应商系统,国内在十多个省市都形成了应急储备,先后处置四十多起泄漏事故,挽回了巨大经济损失。

科研的道路是一场实实在在的战役,战略方向的确定和战术规则的计划要有剑走偏锋、缜密思维的谋略,要有战斗推进过程中的顽强拼搏、永不放弃的坚持,以及取得阶段性胜利时要有舍小重大、放眼全局的担当,只有做到这种“亮剑”的精神,才会使我们国家现在大力提倡的科研创新和成果转化走上快速良性发展的轨道。


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