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罗二仓:为中国低温制冷技术上下求索

来源:  发布时间:2017-12-10

本刊记者  李 静

  
  
  从“学着做”到独立“制造”,从“跟着走”到“自主化”再到“走出去”,中国科学院理化技术研究所向世界频频展现自己不断壮大的“热声制冷”实力、“热声制冷”贡献与“热声制冷”人才队伍。在这里面,作为中国科学院理化技术研究所副所长、中国科学院低温工程学重点实验室主任的罗二仓,写下了属于自己的辉煌。
  
热声制冷,源于一份朴素的爱国情怀
  
  热声现象的发现至今已有200多年的历史,但热声学研究的繁荣却只是最近30多年的事。N.Rott从20世纪60年代开始建立定量的热声理论,首次对热声现象进行了分析,由此,大大激发了人们的研究兴趣。最近10多年中,热声现象在制冷领域的研究开发成了一大研究热点。
  与美国欧洲等国家相比,在上世纪90年代以前,我们国家在制冷与低温技术上显然差距很大。所谓“落后就要挨打”这句于1931年2月4日,斯大林在全苏社会主义工业工作人员第一次代表会议上发表《论经济工作人员的任务》的演说中提出至理名言,放在任何时候都不会过时。上世纪90年代的中国在低温技术上也经历技不如人,被人瞧不起的历史境遇。这种境况,对一直投身新型制冷技术研究上的罗二仓来说,是看在眼里,急在心里。
  他说,制冷与低温技术在国民经济建设以及高科技发展中起着十分重要的作用。并且,制冷与低温技术在高技术领域应用广泛,比如航空航天、液氢发动机,包括空气分离等都需要通过低温将空气中的氢气和氮气分离出来。
  带着对国家制冷与低温技术发展的热切期盼,在多次出外访学、学成归来之后,罗二仓便开启了中国自己的制冷技术的研发。热声制冷技术就是罗二仓为国家制冷技术发展交上的一份令人鼓舞的答卷。
  传统的制冷技术是通过机械压缩机的运动往复来达到制冷的目的,其中有一个问题就是机械运动需要润滑,而润滑油在低温条件下,比如零下40~50度时容易凝结固化,阻塞换热器通道,轻者影响制冷效果,重者导致制冷机不能工作。
  存在问题,就得解决问题,社会就是在不断解决问题中得到进步。对传统制冷技术存在的这些问题,各国学者寻找、研发可替代传统制冷技术的更具优越性的新技术。经过多年的探索,一项以热产生声波,并由声波产生制冷效应的完全物运动部件的“热声制冷技术”,出现在了人们面前。
  热声制冷技术是全新的制冷技术。世界上许多的物理学家和机械工程师们都致力于研究这种基于热声理论的新型热机和制冷机。现在,热声制冷技术无论在理论方面还是在工程方面都取得突破性进展。
  “热声技术是一种利用热声效应的新型能源转换和利用技术,它具有环保、高可靠和高效率等潜在优点,是目前国际上能源领域和制冷领域里十分活跃的研究前沿和热点之一。”罗二仓如是说。
  自上个世纪90年代以来,罗二仓就带领课题组对热声制冷技术埋头苦研。20多年过去了,罗二仓,在热声技术研究方面取得了重大进展和突破,使我国热声研究水平处于国际前列,并受到了国内外同行专家的瞩目。
  在热声技术研发中,罗二仓实现了压比可达到1.3以上的高压比“聚能型热声发动机”,使得我国在热声发动机技术方面取得巨大的突破。罗二仓说,过去国际上采用的大多是驻波发动机,到了1999年才开始用行波发动机,他所在的研究团队是国际上这一领域的先驱者之一,突破了长期以来国际上一直滞留于热声发动机低压比而不能有效开拓热声技术利用的困境。并且,这项技术还可使热声发动机的效率提高20%~50%。同时,罗二仓提出了热声发动机驱动热声制冷机的高效耦合机构——“声学压力波放大器”,这可使热声制冷整机效率可提高2~3倍。
  在以上研究成果的基础上,2004年~2006年期间,罗二仓团队研发的完全无运动部件热声驱动单级、双级脉冲管制冷机分别在国际上首次突破液氮和液氢温度。此外,罗二仓在国际上率先开展了于普冷温区的双行波热声制冷机的研究工作,所取得的实验成果突破了以往驻波热声制冷系统效率低、制冷量小的瓶颈。这项研究工作为取代以氟氯烃为工质的传统制冷机带来了希望。
  近年,罗二仓团队又结合国家”煤改电\煤改气”的大气污染清洁治理行动,提出了全新的燃气空气源热声热泵供热采暖新技术。这项技术一次能源效率可望达到煤\气燃烧供热技术的近2倍。这有望为我国京津冀等北方大部地区提供一种清洁高效的供热采暖技术,具有巨大市场应用前景。
  一项项突破性的科研成果接踵而至,罗二仓未曾忘怀的是为国家热声制冷技术献智献策这一最初目标。在攻下一道又一道科研难关,拿下众多科研成果后,罗二仓把目光又投向了如何让科研成果实现产业化。技术转移,产学研用相结合,便是这位学者为推进中国热生制冷技术发展又一深深的思考与行动。
  
技术转移,源于科研工作者承担的使命
  
  把自己的研究成果应用到实际生活中,提高人们的生活水平,促进社会向前发展,罗二仓说,这既是每一位科研者的追求与使命,也是他科研工作的动力所在。
  从罗二仓带领课题组对热声制冷这一前沿技术进行攻关开始到现在,他取得了骄人的成绩,然而,他并没有止步于实验室,而是积极寻求将技术成果产业化。“拿国家的钱做科学技术研究,总要做出点实实在在、造福于国民经济建设,造福社会的事情。”罗二仓说,这是他一直深深信奉的信念。
  2003年至2005年期间,罗二仓作为中国科学院二期知识创新工程项目“新型深冷混合工质超低温冰箱产业化前期研究”的负责人之一,他与合作者共同解决了把该技术应用在超低温冰箱中的若干关键技术和工艺难题,并实现了产业化。这使我国的超低温冰箱技术实现了跨越式的发展。“超低温冰箱技术的研发在国际上处于前列。原来美国、日本等国产品占有我国绝大部分市场,现在我国自己的产品占了主导地位。而且该产品还远销国外,产生了良好的社会效益和经济效益。”
  2007年,罗二仓又开始了热声技术的产业化实施工作。
  这一年,罗二仓带领团队与深圳力函科技在深圳成立了注册资本2000多万元的深圳中科力函热声技术有限责任公司。这是国际上第一个致力于将前沿热声技术进行产业化的公司。经过近10年艰苦卓绝的努力,罗二仓团队克服大量实验室研究工作的科技难题,解决了实用化中的关键技术。目前,热声技术在低温制冷领域和太阳能领域的应用研究取得突破进展,已成功研制出国际效率最高的低温热声制冷机产品样机和世界上首台太阳能热声发电系统,并开始获得应用或示范。
  目前,中科力函热声技术公司生产的小型低温热声制冷机在多种高端仪器(高温超导滤波器、核辐射探测器和气体分析仪器等)中应用,并已成为国际上核辐射探测器冷却的最大供应商,产生了显著的社会影响和效益。
  热声技术非常新,难度也相当大。作为热声技术行业的开拓者,罗二仓面临的困难更是多之又多。如何把一个个困难解决掉?他只说道,攻坚克难是每一位科研工作者必备的素质,你只要舍得花时间,困难就不是事儿。这么多年来,罗二仓加班加点,把所有的时间都扑在了科研上,才有了中国热声制冷技术的发展。
  
服务群众,源于一名共产党员的荣光
  
  如果说,罗二仓在科研工作方面成绩突出,是业界学习的榜样的话,那以身作则的工作态度,服务群众,为社会公益事业奔走、出力,则使他赢得了更多人的尊重与敬佩。
  罗二仓作为支部书记和纪委委员,以为党做事、为党员群众服务感到光荣。在四川汶川大地震等抗震救灾中,罗二仓带头践行党的先锋模范作用,号召支部党员积极捐款捐物,并带头交纳特殊党费。多年来,罗二仓积极支持理化技术研究所内科研工作的全面发展,不计个人得失,任劳任怨。在2009年争取中国科学院低温工程学重点实验室成立的申请中,他放下自己课题组的科研工作,为准备申请重点实验室的各种材料,每天工作到深夜,投入了1个多月时间。罗二仓的劳苦工作为重点实验室的成功申请做出了重大贡献。
  在青年职工和研究生教育方面,罗二仓积极探索培养模式,切实为青年人的长远发展考虑,鼓励他们勇于创新,承担科学重担。
  今年,罗二仓迈入知天命的门槛。但是,现在,他依然在热声制冷技术领域不断超越、创新,为突破更多热生制冷技术的瓶颈而奋进。在罗二仓看来,选择科研,就是一条漫漫上下求索的人生之道,而他,已为迎接一轮轮新的挑战,在时刻准备着。
  

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