先生之风 | 徐政和:温文儒雅的世界级科学家
他是物质分离科学研究和技术开发的知名学者,尤其在表面和界面化学领域造诣极深;他和他的团队曾研发出多种表面功能化的原创技术,在非常规石油资源开发、矿物分离及洁净煤燃烧等领域做出杰出贡献;他先后在多所世界著名大学学习、研究和任教,并当选加拿大工程院院士和加拿大皇家科学院院士,如今他是南方科技大学工学院创院院长。本期《先生之风》专栏带您走近徐政和院士。
01PART走出农村
1956年9月,徐政和出生在长江之滨的小城江阴。都说“喝着长江翻跟头水长大的江阴人,自古就有宁折不弯、百折不挠的秉性”。徐政和在面对科研中攻艰克难时的开拓创新和锐意进取,也源自于此。
徐政和自幼生活清苦,但因着上头还有一个哥哥,加上母慈子孝、兄友弟恭,徐政和度过了一个无忧无虑的快乐童年。
从澄江中心小学一路到南菁初中、南菁高中,聪明的徐政和虽算不得用功,但是学业上却也从来没让父母兄长操心过。由于受文革的影响,学习时断时续,宽松的学习环境也让徐政和享受到了更多的快乐。当年那些校园内外的玩耍嬉戏、捉鱼摸虾的经历一幕幕都定格成了他最美好的回忆。
1974年,高中毕业的徐政和一下子无学可上,几乎是一夜长大的他开始接受现实并思考人生。当时社会上对于手艺人都普遍存有好感,认为手艺人掌握着传统社会中最重要的技术,只要有手艺,走遍天下都不怕。于是,徐政和经熟人介绍结识了乡下姓崔的木工师傅,开始了他拜师学艺的学徒生涯。
如果不是当地居委会的登门造访,也许今天的徐政和还在做着他的木匠;如果没有当年的插队经历,也许我们也看不到今天站在世界学术顶端的他。
上世纪70年代初,电力在农村刚刚兴起,由于电压不稳,给当地的生活生产带来了极度不便。徐政和所在的自然村却从中发现了商机,决定办一个稳压器件的社办工厂,高中毕业有点电路基础知识的徐政和与另外几位知青被选派到城里学了一段时间的钳工,自己生产了变压器并自己去推销。这一段的销售经历对于徐政和来说影响巨大。不仅锻炼了他的沟通能力,更提升了他解决问题的能力。
1977年,当陆续返城的知青开始回到教室高考复习时,此时的徐政和还在为厂里稳压器的销售调试四处奔走。
由于是匆忙应考,徐政和对于此次的高考并没有抱太大的希望。于是他填了三所本地的普通大学,没曾想最后却被千里之外的中南矿冶学院矿物工程系给录取。当时,整个江苏省也就录取了6人,他是其中之一。
天高路远,临走那天,是大哥挑着家中唯一的木板箱把他送到了无锡,分别前徐政和告诉大哥,他会认真地学下去。
由于成绩优异加之家中困难,徐政和凭借学校每月18元的助学金完成了大学四年的学业。为了节省开支,除大学第一年回了趟家,此后的三年里他都是在学校度过。毕业后徐政和顺利留校任教,并就读在职研究生,就在研三快毕业时,机遇从天而降。
当时,学校正好有选送优秀教师出国深造的意向,而中国有色金属总公司恰巧给了学院一个博士后、一个访问学者读博的两个资助名额,徐政和凭借自己的实力,硕士毕业后拿到了访问学者读博的出国名额。为确保能读博,他同时向美国三所大学(Florida大学、Virginia理工大学和Michigan州立大学)递交了申请,结果他同时收到了三所大学的录取通知书。
1985年,徐政和怀揣着中国有色金属总公司资助的9000美金以博士生的身份来到弗吉尼亚理工大学材料科学与工程学院,成为Roe-Hoan Yoon(尹教授)唯一的大陆学生。
Roe-Hoan Yoon(尹教授)是美国知名的界面胶体专家,美国国家工程院院士。来到这里的徐政和发现,许多同学皆是来自不同的专业,有化学的、冶金的,也有化工的、力学的,而他则是来自采矿与矿物加工专业。在这里,徐政和接触到了与材料学相关的许多交叉学科,更在同学们的帮助下花了三个星期不到的时间便学会了计算机编程,圆满完成了教授交予的任务。徐政和惊人的学习能力,也让这位以严苛著称的教授无比满意。两个月不到,仅靠9000美金出国的徐政和就顺利拿到了弗吉尼亚大学的全额奖学金,这也为他进一步继续留美深造,完成博士学业提供了可能和支撑。
随后,徐政和又被派去澳大利亚短暂学习相关仪器,原本徐政和是想通过澳洲的学习,能够把测定表面力和其它界面现象的仪器直接应用到自己新的研究领域,然而事实证明仅靠两周的学习,要想把如此复杂的仪器转化短期内到应用实践是不可能的。带着这样的遗憾,天生不服输的徐政和在申请博士后时,找到了这台仪器的发明者、加州大学圣巴巴拉分校化学与核能工程系的J. N. 伊斯雷尔奇维利教授(Jacob N. Israelachvili)。
伊斯雷尔奇维利教授,剑桥大学物理学博士,澳大利亚国立大学研究员,因出版《分子间力与表面力》的教科书而闻名于世,曾几度提名为诺贝尔奖候选人,同时他也是美国国家科学院和工程院两院院士。当徐政和找到伊斯雷尔奇维利教授并向他说明来意时,他的这份求知若渴立即打动了这位教授。1991年,就在徐政和去圣巴巴拉分校报到时,他收到了加拿大麦吉尔大学的任职邀请。
麦吉尔大学是一所蜚声全球的世界顶尖学府,位于加拿大魁北克省蒙特利尔市,素有“北方哈佛”和“加拿大哈佛”的美誉。喜悦来得太突然,一时让徐政和难以抉择:一个是心仪已久的教授、另一个则是助理教授的职位。
经过与伊斯雷尔奇维利教授协商,最终徐政和决定先在加州大学圣巴巴拉分校读一年博士后,然而再去加拿大麦吉尔大学任助理教授。这一年的学习让徐政和收获满满,而收获最大的还是物理研究与工程应用这两种截然不同的思维方式。
一年后,徐政和按照约定来到麦吉尔大学开始了他的助理教授生涯,此时的他又做回了采矿与冶金工程的老本行,矿物加工工程。
经过在美7年的基础研究和独立带团队的经验,徐政和把他所学的界面科学与矿物加工结合起来。从浮选原理出发,通过对不同矿物界面与不同添加剂的相互作用,进行了一系列与物质分离技术相关的科学研究,建立了矿物加工的界面科学实验室,并成功解决了矿物加工过程中困扰已久的几大难题,他的学术地位也由此确立。
雅各布•马萨利亚,加拿大国家荣誉奖章获得者,加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、美国工程院外籍院士,同时也是世界流体力学的顶级专家、最早从事油砂分离技术的科学家。
(雅各布•马萨利亚:左二)
说起雅各布教授与徐政和的结缘,时间要倒推至上世纪90年代初。在一次美国胶体学术会议上,徐政和的一篇关于“疏水力”的报告引起了他的关注。在他看来,那是一份极具开创性的研究报告。疏水力在矿物加工,浮选和油砂开采领域都具有重要的技术指导作用。
有人把油砂比作是上帝送给加拿大人的最大财富,加拿大的油砂储藏资源也是世界最大的,它的储油量比沙特现能探明的储油量还要大。虽然资源丰富,但是却极难开采利用,以往的开采利用对环境造成了极大伤害。因此,油砂经常受到国际环保人士的指责,被称为“脏油”。
为了解决这些问题,上世纪90年代中期,雅各布教授联合加拿大当时最大的重油开采公司Syncrude(汉译:辛克鲁德)石油公司和加拿大自然科学研究委员会一起建立了加拿大油砂研究主席项目。
雅各布教授花了很大的功夫“游说”徐政和教授加入他所在的阿尔伯塔大学。与此同时,麦吉尔大学的所在地蒙特利尔正经历着一场不大不小的政治动荡。政局的不确定性以及油砂的巨大吸引力,经过半年的深思熟虑,徐政和正式接受了雅各布教授的邀请。1997年,徐政和以首席科学家团队成员的身份来到阿尔伯塔大学。一个是流体力学、一个是界面科学,交叉的学科在这个领域产生了叠加效应,徐政和也迎来了他的黄金时代。
02PART黄金时代
油砂分离,徐政和把这一过程形象地比喻为“洗衣服”,这个过程中的关键技术就是炼制中的油砂分离技术。如何开拓出一条前人没有走过的路,用最低的成本、最大可能地保护环境,又能快速高效地把油从砂上洗下来,实现油和水的分离?这需要很高的技术含量,为此他和他的团队做了大量的研究和尝试。
徐政和的科研目标就是通过不同的学科系统进行有机结合,在减少能源消耗和碳排放量的情况下降本节能、保护环境,为油砂行业提供一系列行之有效的解决方案,并围绕开采油砂带来的一系列技术瓶颈与环境问题,研究开发出了包括尾矿干燥技术,油砂原矿可处理性评估技术,油砂低温水加工技术等。这些技术的开发和应用,助推着加拿大阿尔伯塔省的石油经济走向了巅峰。至2004年,阿尔伯塔省57%的石油产量来自油砂。
长期从事化工分离工程与环境分离技术应用基础研究的李鑫钢,正是当年国家863重点项目土壤与地下水修复课题组的负责人,因为近似的研究让他们走到了一起。
为了更好地学习先进的油砂分离技术,天津大学相继派出学生专门到徐政和所在的研究团队学习,如今他们的合作也更为紧密。
2015年年底,我国颁发出首个油砂采矿许可证,由此开始了油砂资源的开发利用。有人不仅质疑,在核能、光能、风能、氢能等新能源层出不穷的今天,传统能源的研究开发是否还有必要?然而目前,再生能源虽然是新的研究方向,可它依然无法取代传统的石油能源。而随着人口的增长和社会经济的发展,人类对石油的需求还会持续增加,但石油并非取之不尽用之不竭,这就造成了人与自然的矛盾。因此,徐政和教授的非常规能源油砂资源利用的技术开发和研究十分重要,具有国家性战略。
徐政和将他和团队多年来在非常规原油资源采油的技术开发方面积累的经验和发表的论文进行了总结,汇编成书出版了《阿萨巴斯卡油砂矿中沥青开采原理及实践》一二卷,后又出版了中文版,文中的许多观点至今都在被引用,此书更是被从事物质分离科学和油砂开采行业奉为经典。
对于开发油砂资源存在的争议,徐政和说,人类利用任何资源的行为都会对环境产生影响,关键在于怎么样进行科学的开发和利用,将对环境的影响降至最低。世上没有绝对的垃圾,只有放错位置的资源。
徐政和和他的团队攻克了物质分离科学研究和技术开发上一个又一个的难题,攀登着一个又一个的高峰,研发了多种表面功能材料的原创技术,特别是在磁性颗粒表面功能化并应用于非常规石油资源开发、矿物分离及洁净煤燃烧等领域做出了杰出贡献。首次提出了浮选水动力空化学说,为解决细粒浮选世界难题做出了重大贡献。
鉴于徐政和在物质分离科学研究和技术开发领域的实践与探索,他分别于2008年和2015年当选为加拿大工程院院士和加拿大皇家科学院院士,同时还是美国化学会(ACS)、美国矿冶与勘探学会(SME)、加拿大矿冶与石油学会(CIM)、国际胶体与界面科学家学会(IACIS)、阿尔伯塔省地质和地球物理工程师学会(APEGA)的注册工程师。先后担任过加拿大先进清洁煤燃烧技术工业首席教授、加拿大矿物工程首席教授、加拿大自然科学与工程研究委员会油砂工程工业首席教授、加拿大矿冶与材料学会主席。
至此,徐政和通过自己的不懈努力,已经跨入了世界顶尖科学家的行列。
徐政和在国外的求学和发展顺风顺水,谁也没有想到有一天,他居然会回到中国。
03PART报效祖国
一直从事冶金分离科学与工程、锂离子电池材料制备及其资源循环利用和金属萃取剂合成与应用等方面研究的徐盛明,与徐政和的专业研究极为相近。虽同为湖南校友但真正接触还是在2000年中国固体废物处理处置的一次国际会议上,当时徐政和所做的油砂分离的报告给了徐盛明很大的启示。此后,在徐盛明的大力引荐下,徐政和加入了清华大学的课题组。
中国是一个产煤和用煤大国,作为加拿大先进清洁煤燃烧技术的首席教授,徐政和对于低阶煤的提质以及燃煤过程中有害物汞的排放也做了大量超前的研究,并指导中国学生获得了国际燃烧领域最顶尖的杰出论文奖,这也是华人学者第一次拿到这个国际大奖。
回国后的徐政和与华中科技大学就洁净煤方面展开了进一步的合作,并申请了国家自然科学基金的联合基金的重点项目,在国家防重金属污染方面作出了诸多努力,开发了这一方面的相关技术,并取得了长足进步。与此同时,他又与山东大学展开了油泥分离的技术研发。
按照以往油泥分离的通用方法,一般都是用蒸馏的方法,先提炼出一部分油,然后去燃烧。这样一来既不经济也不环保,而且土壤经过五六百度的高温基本就失活了,很难再种出庄稼。而徐政团队的研究则希望能开发一种开关型的新型表面活性剂,通过调节酸碱度值来解决油泥分离问题,如今此项目也获得了重大进展。
从垃圾处理到细胞分离,从工业废水处理到烟气净化,从采油过程中的水油分离到核磁共振的图像生成……徐政和通过生动形象的叙述再现了磁分离技术从设计到应用的完整过程,为师生们全面细致地讲解了磁分离技术在生命科学、能源与环境领域中的应用。
自2016年底加入南方科技大学担任工学院创院院长以来,徐政和变得更忙了,用马不停蹄来形容他目前的工作状态是再贴切不过了。除了本院的管理工作,他还负责着工学院在全国的招生。每年他都有计划的在全国各重点中学做科普宣讲,利用学生们感兴趣的小磁铁实验宣传学校的专业特色和教学理念,以吸引更多的优秀学生选择南科大。他不停地来往于世界各地的著名大学,与他们建立起了长期的学术交流与技术合作以及人才联合培养计划。
来到深圳后的徐政和也多了个电动汽车电池回收利用的科研项目,加上手头的多个国家级的重点项目正在推进、加拿大阿尔伯塔大学的最后一批博士生即将毕业,每一天徐政和都在和时间赛跑。除此之外,他还积极倡导和推进产学研的合作。
因为热爱,所以执着;因为有梦,所以追求。徐政和坚实地走出了人生的每一步,不负过往、不惧未来。
04PART他人眼中的徐政和
天津大学精馏技术国家工程研究中心主任李鑫钢教授:徐老师个子挺高,瘦瘦的,我觉得他是什么呢,比较严谨,特别是科学研究上给我感觉到,但是实际你跟他交流吧,他也不是很能说很能这样,也不是这样的人物,但是他的说话我觉得份量还是挺重,说的话呢也比较严谨,我觉得特别适合于搞科学研究,非常严谨的一个学者。
清华大学核能与新能源技术研究院研究员、原江西理工大学副校长,徐盛明教授:和蔼可亲,对学生也是关怀备至,和朋友相处也非常好,在科研方面就是自己知道的相互之间都能够给对方很多支持。
“国家火力发电系统能效检测技术研发中心”学术委员会委员、华中科技大学教务处处长,陈刚教授:最敬重不仅仅是他本身学术的造诣,这点呢可能我们永远是可望不可及。他虽然是大牌教授,但是他的勤奋程度也可能不是我们所想象的,这一点真是值得我们永远学习,特别勤奋。然后他为人又特别谦虚,特别随和,包括我了解到的只要跟他接触的人,都希望跟他多见面、都愿意跟他一起交流聊天。他是个大牌教授,但是他很能耐心地倾听别人的意见。
中国硅酸盐学会固废分会的副理事长、南方科技大学,张作泰教授:像徐院士这样的一批的有情怀的科学家,本来他能够在国外生活的非常舒服,他的工资薪水应该比国内再高的这样一个状态之下仍能够回国,本身就是热爱祖国的这样一个情怀。
--- 南方科技大学招生办公室 ---
来源 | 《江阴骄子》