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作者:朱世慧 來源: 發布時間:2022-1-25 2:9:45
周遠:匠心鑄就低溫人生

   “長活塞推動低溫事業,脈沖管引領創新前沿。”在中國科學院院士、低溫工程專家周遠的辦公室里擺放著一個水晶杯,上面刻的這兩句話,是中國科學院理化技術研究所在他80歲生日時所贈,也是對他科研人生的高度概括與肯定。

 

敢想敢干的實習員

 

   周遠于1938年出生于江蘇金壇,1961年從清華大學動力系熱能工程專業畢業后,被分配到中科院半導體研究所工作。

   因為半導體研究離不開低溫技術,半導體所便選派周遠等人到中科院物理研究所實習,師從中國低溫物理與低溫技術研究開創者洪朝生。機緣巧合之下,低溫制冷研究成為周遠為之追隨一生的事業。

   當時,洪朝生帶領的物理所低溫實驗室正在研制帶活塞式膨脹機預冷的氦液化器。開始時,膨脹機研制方案是參照科林斯型氦液化器的結構與工藝,但當時國內的機械加工水平很難達到后者對于精度的要求,因此研制工作一度停滯。

   1962年底,以實習員身份參與這項研究的周遠,受大學期間接觸到的內燃機和小型斯特林制冷機活塞結構的啟發,大膽提出采用室溫密封長活塞結構代替原設計方案的設想。由于這個方案與國際上通用的經驗有顯著差別,因此遭到很多人的質疑,甚至說“這根本就是個想象”。

   雖然只是一個實習員,但周遠堅持自己的想法。他勇敢地敲開洪朝生辦公室的門,詳細闡述了自己的方案?粗矍斑@位敢想敢干的年輕人,洪朝生慧眼識才、力排眾議,鼓勵周遠做下去,并在人員和物質上給予他支持。

   受到鼓舞的周遠,帶著兩名技術工人,在簡陋的工作條件下埋頭苦干,夜以繼日地改進、試驗,節假日也不休息。隨著工作的順利開展,越來越多的人開始認同這個方案。在洪朝生的支持下,周遠等人對膨脹機結構做出了根本性改進,采用室溫密封長活塞結構巧妙地繞過了對加工精度的要求。

   1964年12月,新型活塞式膨脹機預冷的氦液化器研制成功,其結構與當時國際上先進的科林斯型氦液化器“不謀而合”。1965 年,這項新技術在國內得到推廣,滿足了此后很長一段時期內我國低溫科學的研究需求,特別是為我國超導技術的迅速發展提供了基本條件,大大促進了我國低溫和超導研究的發展。

   由于出色的工作,作為“編外人員”,周遠連續三年被評為物理所先進工作者,這在當時成為一樁美談。

   上世紀70年代,國內很多高校都在使用這種氦液化器。一次,一個美國代表團在南京某高校參觀時偶然看到了這款設備,他們感到很驚奇,直呼:“你們這個東西怎么做得這么好,結構簡單又很穩定,是誰做出來的!”

   經物理所進一步改進后,作為20K溫度超高真空冷凝泵的冷源,這種氦膨脹機開始用于我國第一臺大型空間環境模擬設備(KM-3號)和空間輻射制冷地面模擬設備,在衛星地面熱試驗中發揮了關鍵作用,成果獲得1978年全國科學大會獎。1989年,洪朝生和周遠共同獲得中國物理學會首屆“胡剛復物理獎”。

   中科院院士趙忠賢在《我國低溫物理發展三十年》一文中提到:“1964 年,又研制成我國第一臺氦活塞膨脹機,并以此為基礎制造了氦液化器。這個研制過程與美國麻省理工學院同時期改型研制的同類結構的氦膨脹機是獨立并行的……低溫和氦液化技術的普及及推廣,不僅促進了低溫物理實驗研究,更主要是為超導電技術的應用、空間低溫技術、低溫電子學與低溫生物學的發展提供了條件和必要的技術儲備。我對發展我國低溫技術的先導者及他們的創業精神、從事低溫物理以及超導電技術研究的科技工作者,一直懷有深切的敬意。”

 

“在脈沖管制冷領域,外國人很尊重我們”

 

   洪朝生對周遠這個敢想敢干的年輕人十分看重。結束在物理所的實習工作后,周遠回到半導體所。1983年,洪朝生親自出面將其調入中科院低溫技術實驗中心,著力加以培養。

   “回到低溫中心之后,我就考慮換一個新的方向,就是脈沖管制冷。”周遠回憶說。

   1986年,周遠帶領團隊在國內率先開展了脈沖管制冷機的研究工作。我國是世界上第三個研究該技術的國家,可以說是從零基礎起步的,雖然沒有技術資料可供參考,但研究進展很快,幾年內就達到了世界先進水平,并多次創下國際最低溫度。

   1988年,我國在國際上首先研制成兩級脈沖管制冷機;1990年,用實驗驗證揭示了雙向進氣脈沖管的優異性能;1992年在雙向進氣的基礎上提出創新的多路旁通脈沖管制冷機方案;此外,在國際上首先對改進型脈沖管制冷機采用緊湊實用的同軸機構;1998年,率先將同軸結構、多路旁通和非對稱噴嘴結合用在微型高頻脈沖管制冷機上,獲得國內外同行的高度肯定,美國航空航天局(NASA)在一篇報道中評價該技術為“世界領先”。

   近年來, 周遠帶領團隊對制冷流程進行了深層次的優化革新,多次打破并迄今保持著同類結構的最低溫度記錄。比如,研制的單級結構獲得了14.9K的最低溫度,進而采用二級結構又獲得了4.4K的溫度,最近通過三級結構又進一步將溫度降低到了3.6K。

   “我認為我一生都是在跟美國人比,把他們比下去。雖然一開始的方向不是我們想出來的,但后來我們做的比他們還好。”

   就這樣,在蘇聯、美國、歐洲、中國長達數年的你追我趕、爭相破紀錄的脈沖管制冷技術研究熱潮中,中國科學家以自己的創新實力贏得了國際同行的尊重。

 

親自做實驗的院士

 

   作為一位“本土培養”的院士,周遠身上既有敢想敢做的創新勇氣,又有潛心研究的匠心精神,沒有留學經歷的他,卻做出了領先于發達國家的工作。清華大學良好的知識教育、扎實的基礎訓練,中科院求真務實、創新報國的精神傳承,都在這位一生堅守低溫事業的科學家身上得到了最好的詮釋。

   2017年7月,一張照片刷爆理化所學子的朋友圈。當時,理化所正在舉辦大學生夏令營,幾十名同學來到低溫實驗室參觀。有位同學發現,實驗室一角有位老人,完全不受周圍的影響,正在專注地做實驗,已然沉浸在自己的世界里。深受觸動的他拿起手機拍了一張照片,后來才知道,那位老人就是周遠院士。

   熟悉周遠的人都知道,他從未離開過科研第一線。80多歲的他,還把去實驗室當作自己每天必做的“功課”。

   “我睡眠很好,睡得早醒得也早,每天三四點就醒了,就琢磨研究的事,這么多年一直這樣。”周遠說。

   他總是實打實地親自帶研究生。早上8點,他就來到實驗室,與學生討論研究思路,查看學生的實驗進展。有時年輕人睡懶覺遲到了,一看到老師已經坐在實驗臺前工作,感到備受教育,會自覺地更加勤奮。

   有時,學生也會“抱怨”:周老師是個“貪得無厭”的“倔老頭”,總是鼓勵我們要做到更低的溫度?墒敲慨斀涍^千辛萬苦達到目標,他又不滿足,說再努力、再試試,把溫度做到更低……

   周遠很少對學生講大道理,他認為,“學生看到你怎么做,他會明白”。幾十年來,他培養的數十名低溫領域的杰出人才,已成為該領域的學術和行業帶頭人。如今,理化所的低溫團隊已發展成為國內唯一的綜合性低溫科學與技術研究團隊,為滿足國家重大需求發揮了關鍵作用!

(作者單位:中國科學院理化技術研究所)

 

 

《科學新聞》 (科學新聞2021年12月刊 人物)
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