能源是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈、工業(yè)發(fā)展的血液。但工業(yè)文明在創(chuàng)造了巨大物質(zhì)財(cái)富的同時(shí)，也在某種程度上“扼住了地球可持續(xù)發(fā)展的咽喉”——世界科學(xué)與技術(shù)高速發(fā)展背后，工業(yè)過程產(chǎn)生的大量溫室氣體及各種類型的污染物正在悄悄為地球醞釀著一場(chǎng)全球變暖、生態(tài)環(huán)境破壞和生物多樣性喪失的危機(jī)。所幸，很多人已從迷局之中幡然蘇醒。當(dāng)黨中央高舉“碳達(dá)峰”“碳中和”的大旗振臂一呼，各行各業(yè)便都開始積極調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，向著“綠”意盎然的未來大步邁進(jìn)。
能源、環(huán)境與生態(tài)協(xié)同發(fā)展，構(gòu)建和諧的人類命運(yùn)共同體，這已成為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的共識(shí)。但“山積而高，澤積而長(zhǎng)”，推進(jìn)能源革命與可持續(xù)發(fā)展、推進(jìn)全球環(huán)境治理與保護(hù)等注定是一個(gè)個(gè)復(fù)雜工程和長(zhǎng)期任務(wù)，不可能畢其功于一役，目標(biāo)上要高瞻遠(yuǎn)矚，策略上要抓大放小，執(zhí)行上要行穩(wěn)致遠(yuǎn)，各方持續(xù)協(xié)同努力，才有望大功告成。因此，在能源領(lǐng)域耕耘十余年，武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院教授明廷臻始終秉持少說多做的科研態(tài)度，以其團(tuán)隊(duì)多學(xué)科交融的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，與工業(yè)界及國際團(tuán)隊(duì)聯(lián)合，積極開展科技攻關(guān)。
▲明廷臻
目前，明廷臻已相繼主持國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“政府間國際科技創(chuàng)新合作”重點(diǎn)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、國防裝備部預(yù)研基金、國防科工委預(yù)研基金及航空航天預(yù)研基金等重大科研課題30余項(xiàng)，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上公開發(fā)表論文150余篇，其中包含《科學(xué)引文索引》(SCI)論文110余篇;以第一作者出版英文專著2部、中文獨(dú)著1部，編寫普通高校“十一五”規(guī)劃教材1部。另外，他與團(tuán)隊(duì)的研究成果兩次寫入聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)年度報(bào)告，并被認(rèn)為是新興負(fù)排放技術(shù)，其方案被包括3位諾貝爾獎(jiǎng)得主在內(nèi)的多名國內(nèi)外頂尖專家評(píng)價(jià)為具有廣泛適用性，其本人則連續(xù)3年入選美國斯坦福大學(xué)發(fā)布的全球前2%頂尖科學(xué)家榜單。面對(duì)如今能源行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，他說：“能源革命已成為可持續(xù)發(fā)展的一條必由之路，‘碳中和’為我國未來40年發(fā)展奠定了正確的方向和基礎(chǔ)，而我要做的，就是做好其中的‘螺絲釘’，在這條路上堅(jiān)持奔跑下去。”
他山之石，可以攻玉
集百家所長(zhǎng)，以期立一藝之大成。對(duì)科研熱情飽滿、好奇心強(qiáng)烈的明廷臻來說，其求學(xué)生涯概括起來正是如此。
工程熱物理專業(yè)的博士研究經(jīng)歷為明廷臻的未來發(fā)展之路奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。“工程熱物理專業(yè)主要研究工業(yè)過程能量傳遞與轉(zhuǎn)換、新能源利用過程中的熱質(zhì)傳遞機(jī)制等基礎(chǔ)科學(xué)問題”，這個(gè)研究領(lǐng)域覆蓋面非常廣泛，使他有機(jī)會(huì)接觸許多工程問題。博士后出站之后，他面臨著具體方向的選擇問題：“繼續(xù)探索下去，大概可分成兩個(gè)延伸方向：一類是繼續(xù)深化對(duì)工程熱物理領(lǐng)域基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)與理解，另一類則是能源應(yīng)用與建筑環(huán)境相結(jié)合，相關(guān)方向與人體的舒適體驗(yàn)和健康環(huán)境中的工程應(yīng)用緊密結(jié)合并交叉了更多其他專業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)問題，但仍需要依賴于工程熱物理中的一些主要分析方法和關(guān)鍵技術(shù)。”猶豫不決之時(shí)，導(dǎo)師潘垣院士的叮嚀點(diǎn)醒了他：“無論何時(shí)，所做的科研一定要與國家重大需求相結(jié)合、與人民生產(chǎn)和生活需要相結(jié)合。做學(xué)問既要高端大氣，有自己的風(fēng)骨;也要惠及民生，守護(hù)百姓的煙火氣。”根據(jù)自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)和研究方向、以應(yīng)用為導(dǎo)向開展基礎(chǔ)與應(yīng)用相結(jié)合的研究，明廷臻踏上了新的征程。
自留在華中科技大學(xué)任教以來，明廷臻心中求知的火種始終沒有熄滅，他先后到訪新加坡南洋理工大學(xué)，美國佛羅里達(dá)大學(xué)、北得克薩斯州大學(xué)等國際知名高校，相繼從事核電站熱工水力學(xué)、自然噴發(fā)顆粒物的傳播、零耗能建筑集成技術(shù)與應(yīng)用、減緩全球氣候變化及超稀薄大氣碳捕集技術(shù)等研究工作。“雖然這些研究看起來差異較大，但萬變不離其宗，我以往所學(xué)的基礎(chǔ)理論、方法和手段仍在這些工作中得以延續(xù)，只是在不斷融入著新的元素。”
幾年的海外生活令明廷臻收獲良多?；貒?，他將所學(xué)的先進(jìn)知識(shí)和技術(shù)手段融會(huì)貫通，與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，成功轉(zhuǎn)化為一系列創(chuàng)新理論、方法和技術(shù)，其中包括：耗散最小化多場(chǎng)協(xié)同對(duì)流傳熱強(qiáng)化理論與方法、熱電器件熱-電-應(yīng)力耦合理論與優(yōu)化方法、高熱流密度電子器件散熱新技術(shù)、超稀薄大氣非CO?溫室氣體的大規(guī)模捕集與降解新技術(shù)等。值得一提的是，關(guān)于多場(chǎng)協(xié)同對(duì)流傳熱強(qiáng)化理論與方法，明廷臻作為主要完成人榮獲了國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。此外，他從學(xué)科交叉融合的科研實(shí)踐中，總結(jié)出了“從工程上去發(fā)現(xiàn)問題，從理論上去分析問題，從技術(shù)上去解決問題”的行路方針。
他山之石，可以攻玉，目達(dá)耳通，開卷有益。當(dāng)明廷臻回到國內(nèi)，順利加入武漢理工大學(xué)繼續(xù)研究之際，他心中理想的坐標(biāo)已然十分清晰——為“碳中和”事業(yè)貢獻(xiàn)己力。
民生所指，心之所系
環(huán)境污染治理與每個(gè)人的日常生活都密切相關(guān)，明廷臻深諳此理。通勤路上，他總會(huì)路過學(xué)校西院與東院之間的交通轉(zhuǎn)盤。“此交通轉(zhuǎn)盤包圍著一個(gè)文化廣場(chǎng)，旁邊道路上車水馬龍，地下隧道還有交通干線，每逢傍晚文化廣場(chǎng)就承載著許多居民活動(dòng)，即使是霧霾天也會(huì)有人在那里跳舞健身，我常常為他們的健康擔(dān)憂。”感性與理性并存，明廷臻的一顆赤子之心正是支持他堅(jiān)守、攻關(guān)的動(dòng)力源泉。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將目光聚焦至城市街谷尺度之上，主持了題為“復(fù)雜城市街谷環(huán)境污染物傳播規(guī)律及多場(chǎng)協(xié)同機(jī)理”的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。
▲能源與建筑環(huán)境實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)合影(前排居中為明廷臻)
隨著我國城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，大城市人口劇增，城市建筑密度隨之增長(zhǎng)，交通系統(tǒng)也日益復(fù)雜。車水馬龍的繁華背后，汽車尾氣等污染物已顯著超出城市大氣污染物的控制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)街谷內(nèi)行人和臨街建筑居民的健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。因此，相關(guān)污染物的傳播機(jī)理及其策略研究刻不容緩，對(duì)保護(hù)我國城市居民健康、改善城市街谷微氣候的風(fēng)熱環(huán)境和污染物排放具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值?；诖?，明廷臻團(tuán)隊(duì)基于多場(chǎng)協(xié)同的復(fù)雜城市街谷環(huán)境污染物傳播規(guī)律及緩解策略開展理論和實(shí)驗(yàn)研究，建立了多種因素共同作用的污染物傳播規(guī)律數(shù)學(xué)模型，發(fā)展了開敞空間“速度-溫度-污染物濃度”的多場(chǎng)協(xié)同理論，借此理論評(píng)估強(qiáng)化傳質(zhì)效果。項(xiàng)目的開展為當(dāng)前重污染的城市交通污染物造成的環(huán)境問題提供了緩解策略，未來還可能會(huì)為城市街道、高架橋及臨街建筑的規(guī)劃布局提供重要的理論指導(dǎo)。
明廷臻還透露，目前他的團(tuán)隊(duì)正在與由國內(nèi)外多所高校和科研院所的學(xué)者組成的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)開展交流合作，共同攻關(guān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，意在對(duì)大氣中的超稀薄甲烷氣體進(jìn)行捕集和去除。相較于二氧化碳，甲烷在大氣中的含量?jī)H為其二百分之一左右，但溫室效應(yīng)威力卻絕對(duì)不容小覷。“以20年尺度的數(shù)據(jù)來看，等量的甲烷對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)可達(dá)二氧化碳的80倍左右。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)白皮書的數(shù)據(jù)顯示，若能有效去除大氣中甲烷，則可能實(shí)現(xiàn)降溫0.5℃的宏大目標(biāo)。”明廷臻解釋道。目前針對(duì)大氣中溫室氣體的去除，并沒有一套成熟方案，要么是能源消耗極大，治理過程產(chǎn)生的溫室氣體比收集的溫室氣體還要多，得不償失;要么就是收集的溫室氣體無法有效實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)輸、儲(chǔ)存或資源化利用。因此，開發(fā)一種近源性、小尺寸、分散化、低成本的持續(xù)零能耗甲烷捕集與去除系統(tǒng)，是明廷臻責(zé)無旁貸、同時(shí)刻不容緩的攻關(guān)目標(biāo)，也是他希望能為民眾謀取的下一份“福利”。在此項(xiàng)工作中，明廷臻正在嘗試采用能源、環(huán)境、材料、化工、建筑等多學(xué)科交叉方式，探索宏觀、介觀、微觀尺度研究的鏈接。
如今，環(huán)境保護(hù)協(xié)同能源革命的號(hào)角已經(jīng)吹響，理想未至，道阻且長(zhǎng)。毋庸置疑的是，迢迢征程之上，需要所有科研人勠力同心，人類才能穩(wěn)步邁向“綠”意盎然的“遠(yuǎn)方”。也正因?yàn)樾闹杏?ldquo;星空”，才更要嚴(yán)謹(jǐn)對(duì)待每一次實(shí)驗(yàn)，清晰記錄每一份來之不易的寶貴數(shù)據(jù)，這是明廷臻與其團(tuán)隊(duì)最質(zhì)樸、最純粹的愿望，也凝結(jié)著團(tuán)隊(duì)每位成員心中腳踏實(shí)地的夢(mèng)想。
評(píng)論