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杨祖保教授:在跌宕的分离世界中提纯的高科技
2024/4/24 11:50:46 | 浏览:1055 | 评论:0

杨祖保教授:在跌宕的分离世界中提纯的高科技

双子科学家的海外人生


       真正富有生命力的科 学 研 究, 最 终 要 拥 抱 人 类 并 抵 达 文 明 的 根基———尤其是思想、 精神文明, 拓展未来的生存道路, 来填补未知世界里的空白。 那么科学家的任务不仅仅只是要通过研究的方式到达彼岸,还有责任、 义务、 社会责职的担当, 这些都需要个体意志与民族意志的统一。

       杨祖保 1942 年 9 月 18 日出生, 和哥哥杨祖佑相比, 杨祖保取得的成就不逊于哥哥杨祖佑, 兄弟二人在各自的科研领域里纵横驰骋几十年, 硕果累累。 哥哥杨祖佑比他大两岁零两个月, 哥哥从台湾大学毕业后, 于1962 年考取了美国康奈尔大学攻读结构工程学, 他紧随哥哥两年后从台大化学工程系考取了美国耶鲁大学攻读。 1964 年, 杨祖保获得台湾大学化学工程学士后赴美留学 , 进入耶鲁大学就读研究生, 四年后获得硕士学位。他认为硕士只是学业的基础, 做研究的道路还很长。 杨祖保在哥哥的鼓励下, 继续攻读博士。 这时候才确立了自己的研究方向, 于 1972 年进入美国阿贡国家实验室, 正式开始了科研生涯。

       搞科研, 只有理论还不够, 要到现场去将理论付诸于实践。 他在阿贡国家实验室只待了一年时间, 然后选择了去美国铝业公司工作, 担任科学家。 2 年后, 又去了位于纽约长岛的布鲁克海文国家实验室, 担任研究组长。 再次进入纽约州立大学布法罗分校化学工程系任教, 先后担任副教授、 教授、 主任、 Praxair 讲座教授。

       在美国 38 年, 杨祖保有 7 年在读书, 31 年在教学和做科研。 2002 年,他回台湾担任中央大学李国鼎讲座教授, 于 2005 年当选美国国家工程院院士, 三年后当选第 27 届台湾 “中央研究院” 院士, 同年当选中国工程院外籍院士。

       杨祖保和哥哥杨祖佑长得很像, 四方脸, 天庭饱满, 地阁方圆, 连笑的样子都相像。 他们之间相同的地方还有很多, 抛开地域性, 比如, 在这个世纪以来, 对科学进行纯精神的追求。 作为一名科学家, 最终要走的道路是要通过科学的实证来认识这个世界的本元, 以此来了解和改变这个世界。

       杨祖佑和杨祖保兄弟俩, 少小离乡, 一去经年, 至今情系故乡。 还记得一家人离开家乡时, 家中的老房子墙皮脱落, 四顾萧条, 所到之处, 像身上穿着的一件补满补丁的破衣裳。 几十年了, 中国这条巨龙终于翻过身子, 龙鳞灿烂, 中国的大地上, 处处流光溢彩, 处处诞生出神话。 这在以前想都不敢想的事情。

       作为异国他乡的游子, 离开故乡, 是为了更好地回到故乡, 这是几代人的美好愿景。 再回家时, 弟兄俩已找不到从前的土路, 从前的泥墙小屋。 他们虽身在大洋彼岸的美国, 研究的方向虽然不同, 作为中国、台湾、 美国工程院的院士, 但相同的都是杰出的大学教授, 承担教学任务。 这是一个大我和小我的关系。 大我赋予小我以意义, 小我也只有在大我的延伸中, 才有可能获得意义。 在责任、 道德、 社会贡献、 发明创造等问题上, 个体和整体的渠道相互勾连, 是一切社会关系的总和。 所以, 杨祖保认为, 无论是在美国, 还是在中国, 科学是无国界的, 科学更应该服务于全人类, 这才是每一个科学家的终极归宿。 这是杨祖保与哥哥杨祖佑经常探讨的问题。 如果小我是中国, 那么大我则是全人类。一个科学家的视野更应该有大我的情怀, 脚下的科研之路才能走得更长更远。 能将此生的一腔热情, 抛洒在有爱有和平的国度里, 那将是大我的实现。

      任何一个科学家都会有质疑自己的时候, 因为当接近那个成果的时候, 甚至都不知道应该选择怎样的词语去描述这一艰难的过程, 因为所有的科研秘辛, 最终都需要用不同类型语言去描述这个艰辛之旅。 对于一位杰出的大学工程讲座教授来说, 站在人类文明发展的塔身下, 是语言将他们的思想通过一个个概念, 来呈现这个纷繁复杂的世界。

       每一条通往创新的路都不会是坦途, 不会一帆风顺。 杨祖保走的科研之路比哥哥更辛苦些。 哥哥的辛苦是看得见摸得着的, 他创办学校的苦是看不见的, 到处充满了质疑, 越是质疑, 也越容易能够打通一条发明的新道路, 在质疑中创出一条新路, 是件多么重要的事情。 一个国家如果没有伟大的发明家谈什么创新? 放眼全球, 中国的科技创新发生了翻天覆地的变化, 在 1963 年上海第六人民医院的外科医生创造了世界首创的断手再植。 1964 年, 农技校教师出身的袁隆平发现了杂交水稻。
1965 年中国科学院上海生发明人工合成胰岛素, 开创了人工合成生命的新进程。

山高水远, 不忘为祖籍地奉献


       祖籍地, 是杨祖保和杨祖佑的精神故乡, 助力祖国的化工学科发展也是他们的回到故乡的理由。 杨祖保于 2014 年 5 月 20 日这天, 在华中科技大学的外宾接待室, 他面带微笑, 郑重地接受了校长李培根颁发的聘书和纪念品。 对于华科大, 无论是学校的科研环境, 还是化工学院雄厚的师资力量、 科研力量, 都非常的强大。 这所久负盛名的学校与杨祖保有着深厚的渊源, 在受聘会上, 杨祖保给化工学院的师们做了题为 《清洁能源之吸附》 的科研报告, 从吸附过程基本原理、 吸附性能和材料等多个方面, 系统介绍了自己在国际吸附领域的研究结果和心得, 给师生们留下了深刻的印象。

        把自己的研究成果带回家乡, 是杨祖保的心愿。

        他研究的领域关于分离、 吸附技术, 在当时来说属于冷门, 也应该说是热门。 为什么要选择剑走偏锋, 对这个问题杨祖保有自己的想法, 所有的科学研究出来的成果, 目的是要改造人类的环境, 提升人的生活质量,达到人与自然和谐共生的目的。 他出版的三部专著中, 其中 《吸附法气体分离》 被美国化工学会选为近一百年来最具影响力的 30 本化工书籍之一。发表化式领域论文 410 多篇, 授权美国专利达 33 项。 自担任美国密西根大学化工系系主任, 获得十多项国际化工界重要奖项。 他曾获美国化学工程师协会授予的三项荣誉———walker 奖、 Gerhold 奖, 及工业气体技术奖。 美国化学学会颁发的分离科技奖。 以及美国炭学会颁发的 SGL 炭奖。 2008 年获美国能源部授予的氢气研发奖。任何一项科学发明, 可以造福人类, 同样也会毁灭人类, 比如核武器, 比如化肥在化工领域中可谓独树一帜。 1840 年德国化学家尤斯托斯·李比希首次发现植物所需的化学养分, 是化学肥料的开端, 农业产量因此大增, 从此人类饥荒问题开始大幅减少。 但化肥是自然的双刃剑, 它可以让植物发力生长, 一旦肥力消失, 很快就把植物打回原形。 而天然的草木来、 绿肥、 河泥就可以成为植物的护身符。
 
       国际环保组织绿色和平食品与农业项目部的数据显示:我国化肥乃是是美国和印度的总和。 就化肥的使用强度而言, 世界平均水平是每亩 8 公斤, 而我国化肥的使用强度达到每亩 21. 9 公斤, 是美国的 2. 6 倍, 欧盟的2. 5 倍。 农药的使用量是美国的 15 倍。有机农作的比值高达全部农作的 80%, 既强化了国民的健康, 也打造出一个名副其实的生态农业神话。 重新思考人与土地的关系, 找回人在自然中本来的位置。

        对于土地的保护, 他们都是最有悟性的人。 人类终极的现代化追求究竟会是什么模样, 现代化若是以脱离自然而存在, 那么它所谓的价值将是毫无价值。 事实上, 地球上所有的植物都能离开人类生存。 它们当中的大部分, 在人类还没有出现之前已经存在于地球之上, 甚至生长了亿万年。老子说, 道法自然。 花苞知道什么时候绽放, 蔬菜能以自己的属性生长,果实也懂得如何自然长大。 无视自然规律, 任意去破坏生态的平衡就会有可能引发灾难性的结果。

       人类的生存, 离不开空气、 土壤、水。 所以, 杨祖保要想的问题有很多, 这对他的研究方向至关重要。 如果有一种方法把土壤中的杂质分离出来, 那一定是造福全人类的壮举。

       对于分离纯化工程、 吸附剂研发及其应用于环境与能源领域的世界著名专家和引领者。 杨祖保发明了多种在空气分离/ 纯化、 有机物分离、 汽车燃料脱硫、 氢气储存等领域具有最佳性能的新型吸附剂, 也从理论上发展了独特的分子轨道理论计算模式, 用以指导设计吸附剂, 对环境催化、碳化学、 材料科学方面也有重要突破与贡献。 杨祖保针对吸附涉及的基本过程进行研究, 包括:气固平衡; 扩散(孔扩散, 表面扩散, 在沸石中的扩散); 固定床吸附器的动力学; 变压吸附过程中的循环吸附/ 解吸过程;滞后现象。 在超声波辅助下对活性炭和树脂等强吸附分子(如苯酚)进行解吸已经取得了成功, 发现超声可以代替化学再生。

       纯净的生活品质, 是人人向往的世界。

       杨祖保对吸附材料研究与探索成新的吸附剂的可能性, 通过开发弱络合物等可逆的化学键和其他困难的碳氢化合物分离。 通过应用分子轨道(MO)理论为吸附剂设计开发了一种方法, 从 MO 计算来看, 对于任何给定的被吸附物质, 可以迅速确定最佳阳离子和阴离子放置在表面上。 开发新的吸附剂材料, 为不同的气体分子提供所需的扩散性。 利用这些吸附剂, 可以通过动力学分离完成气体混合物的分离, 并致力于研究新的吸附剂从汽油和柴油中去除硫化合物。 在储氢材料研究上作出了特殊的贡献,通过在纳米结构碳中添加催化剂来使用氢溢流, 了解氢溢出机制。 使用碳纳米管和石墨纳米纤维作为独特的吸附剂, 通过溢出机制开发新的储氢纳米材料。

       杨祖保从 1995 年进入密歇根大学化学工程系担任教授, 到 2015 年当选为中国工程院外籍院士, 作为教学科研工作者, 他几十年来指导学生学成回国后要对国家做贡献。 对于科学, 杨祖保认为:科学者的手中掌握的密钥, 将随时打开通向人类幸福安康的大门。 无论他身在何处, 家就是国, 国就是家。


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