在科研领域,有这样一位默默钻研的“追冷者”,他一辈子与零下200多摄氏度的低温技术打交道,他用炽热的科研热情,开辟了一条原始创新之路。他就是周远院士,一位新中国自己培养的早期大学生,一位把纯粹和热爱深藏心底的科学家。
一堂课,科研路上无坦途
第一次见到周远老师,是在研究生入学座谈会上。那时他还不是院士,朴素得像隔壁实验室的实验员。没讲什么大道理,只轻轻回忆起几十年前的往事:“当年我们的氢液化器在东黄城根,要到中关村来做低温实验。来回就一趟公交车,中关村当时还是偏远郊区,路难走,经常天不亮就得出发。”
他说这些话时,眼里满是对当下的珍惜:“现在实验室条件有多好,你们要把心思扎在科研上,年轻人的创造力最丰富。当然,真正做研究的路,更是充满坎坷,要持之以恒,要相信自己。”没有激昂的口号,老一辈科学家的坚守,是扛着一份责任和使命,在坎坷道路上一步一步走出来的。
远瞩:两个创新建议
2009年,我们承担了国家重大科研装备研制任务,周远老师担任总顾问。每次技术讨论会,他几乎从不缺席,他总是默默听完报告,每次开口,总能点出别人没看到的“远事儿”。我印象最深的两个瞬间:
——给低温系统改换“预冷神器”
我们讨论液氢温区大型低温制冷系统研制技术路线时,周老师建议:“咱们试试用混合工质预冷(这是一种用于液化天然气等领域的新型制冷方法),别总依赖液氮。”这话一出,不少人犯嘀咕,液氮预冷是老办法,稳妥;混合工质制冷技术国际上也从来没有人用过,行吗?有人甚至猜测,这大概是想着为了发展国内混合工质技术。
可周老师不辩解,只慢慢讲原理,“液氮预冷时,换热器里会有气液两相,相变前温度差较大,换热效率降低。混合工质能保持相对较小的温度差,不可逆损失小,总体上更节能。”
四年后项目结题,专家们验收时反复讨论,认为“提出并实现了混合工质预冷替代液氮预冷”,是最有代表性的工艺流程创新。更让人感慨的是,当前随着氢能的发展,国际上为了降低氢气液化能耗,采用这种方法在概念设计上正成为一个重要的发展趋势。
——善其事利其器,用“冷阱”打破瓶颈
我们做低温系统时,有个头疼的问题,要监测氦气里的油含量,可油的含量太少了(痕量级别)。而很多时候取样误差大,很难测准。周老师跟我说:“咱们搞制冷的,能不能用‘冷’的办法?做个像‘冷阱’的结构,把油蒸汽冻住攒起来(低温富集),是不是就可以测量准了?”我根据他的建议,结合光学分析方法反复试验,最后不仅解决了难题,现在还获得了欧美日授权的国外专利。工程问题往往就是这样一层待戳破的窗户纸,关键是如何捅破。
心底的自豪
其实,每位科学家的心底都埋藏有自己研究工作上的自豪和荣耀。
有次调试低温系统,我遇到个反常现象,按常理,氦气减压(节流)时该升温,可旁通阀反而降温,外面还结了霜。我带着疑问找到周老师请教,没想到他一下子来了精神,平时很少那样高兴,“咱们聊聊氦气的膨胀制冷!我以前做VM制冷机时,就琢磨过这个!”
这是我第一次听他说做过VM制冷机,这是一种小型制冷机(1918年由维勒米尔发明,所以以名字命名,初衷是做热泵)。上世纪70年代,国内半导体实验室要做20K(约-253℃)以下的低温实验需要便捷的小型制冷机。他那时候已经从中国科学院物理研究所调回半导体研究所工作,从1974年到1981年,扎进实验室,硬是做出了4K-13K(约-269℃到-260℃)温区的VM制冷机,就像给实验室装了“迷你低温站”,刚好满足硅材料的电学测量。还在洪朝生先生等人的建议下改进调试,一次能产出30-40毫升液氦,别小看这几十毫升,它对半导体研究就像及时雨。
聊到兴头,周老师还翻出另一份国际文献给我看:“你看,国际同行对那套多路旁通技术评价也很高!”那一刻,他笑得像个孩子。他提出的“多路旁通脉管制冷机”,被认为是世界脉管制冷机发展的关键突破之一。这位沉默的老人,早早就走在了这个领域的前面。
一句话见精神
谈到自己研制的VM制冷机时,周老师也不避讳差距,“和国外比,咱们总的来说还是比不过人家,比如要用液氮,操作不方便,可靠性也差。”这不是妄自菲薄,既要有自强自信,也要实事求是,有清醒的认知。正是因为看到差距,才能去缩小差距。
2021年5月,80多岁的周老师高兴地仔细查看了2500W@4.5K大型低温制冷系统(模型)。这套装备的成功研制入选了两院院士评选“2021年中国十大科技进展新闻”。这背后的基础,正是洪先生和周老师几十年的坚守。从筚路蓝缕的青年,到国际制冷界的创新者。从解决实验小难题,到推动国家大装备。他和“冷”打了一辈子交道,始终饱含科研热情。
周远院士告诉我们,科学技术突破的秘诀,从来不是靠天赋异禀,而是老老实实做学问,“想得远一点,做得细一点,守得久一点,自然就进步一点点”。
正是“啜菽饮水乐何极,太羹有味是诗书”(意思是过着喝清水的日子,也会有快乐,诗书里也蕴含着滋养心灵的意趣),这种朴素、纯粹、宁静致远的精神,就是科技创新的源泉。(作者系中国科学院理化技术研究所研究员)



