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【北大青年微信公眾平臺】青年科學家王博:科學研究要“走上書架,也走上貨架”


  原文標題:青年科學家王博:科學研究要“走上書架,也走上貨架”

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  二月初,國際權威學術期刊《自然》刊登了北京理工大學教授王博及其團隊成功將金屬有機骨架化合物(MOFs)材料應用于空氣過濾、凈化與治理等方面的成果。這篇名為《金屬有機合物在空氣過濾領域的應用(Metal–organic mix for air filters)》的論文指出,通過將能夠大規(guī)模生產(chǎn)的MOFs材料薄膜應用在空氣過濾裝置中,可有效過濾PM2.5,凈化空氣。經(jīng)過實驗室檢測,在室溫下,該種材料能夠有效地將空氣中的PM2.5和PM10污染物降低99.5%。

  

  本科從北大畢業(yè)后,王博就開始了對這一材料的研究,到如今已經(jīng)過去了13年。2000年,高中畢業(yè)的王博被免試保送至北京大學就讀化學專業(yè),當時他一心想轉去物理學院,卻被告知保送生不能轉專業(yè)。在這里,曾經(jīng)“最討厭的就是化學和英語”的王博開始踏上了他的科研道路。近日,王博接受了《北大青年》(以下簡稱“北青”)的采訪,在采訪中向我們介紹了自己的研究成果,回顧了北大本科經(jīng)歷,談到了自己對科學研究的看法。

  “我當時做的事‘is making history’,讓我感到熱血沸騰”  

  北青:您和您的團隊為什么會想到將這種材料應用于空氣過濾凈化中?

  王博:本科畢業(yè)以后我出了國,當時就是在做這個材料MOFs,但當時是做顆粒,不是膜。我進的實驗室的導師就是最先提出MOFs的Yaghi,他當時要去加州大學洛杉磯分校。我跟我女朋友,也就是后來我愛人商量,她說既然做學術,就拼命好好干,然后我就跟他去了加州大學洛杉磯分校。當時其實我是在做軍工方面,做防護。非常幸運,我兩年半就從他那兒畢業(yè)了。我記得我當時要畢業(yè)的時候,Yaghi跟他的學生說我,說我當時做的事“is making history”,他對我的這種評價,讓我感到熱血沸騰,覺得我做的這些事確實是有意義的?;貒院?,我的孩子因為空氣質(zhì)量問題出現(xiàn)了咳嗽等一些狀況。我跟人聊天的時候他們就說,軍工當然是很重要,但是空氣這種東西和所有人都有關,跟我們自己也有關,我們是不是也應該想辦法把這種技術,運用到空氣這方面。我妻子也跟我抱怨說,搞研究到這個地步,自己孩子的問題都解決不了。

  北青:這種材料是如何應用到空氣過濾裝置中的?

  王博:其實我從本科畢業(yè)就開始做這個,也十三年了。目前主要應用在空氣凈化器、空調(diào)和企業(yè)的一些空氣系統(tǒng)里??谡治沂遣淮蛩阕觯驗槲疫@個相當于一個,濾芯的技術,但是口罩有一個關鍵問題在于和面部的貼合度,如果和面部的貼合不足,濾芯、里面過濾的技術再好,口罩對人體其實是沒有什么效果的,而且目前口罩這個市場非常亂。

  北青:那目前我們?nèi)粘玫目諝膺^濾裝置,包括空氣凈化器、口罩等,應用的是什么材料?這些材料凈化空氣的效果如何?

  王博:現(xiàn)在市面上口罩、空氣凈化器等一系列的產(chǎn)品,他的結構五花八門,但是內(nèi)里的原理本質(zhì)都是差不多。目前市面上的產(chǎn)品主要有三種,一種是HEPA,它容易堵,而且一般像北京這種霧霾比較嚴重的情況,要想真的有用,大家都開得很高,但是噪音非常大,而且它的濾網(wǎng),雖然說商家跟你說三五個月一換,但是實際情況就像北京這種地方,大概十五天到一個月你必須要換一次,不然你用它其實是沒用的。然后是活性炭,活性炭就好比你用海綿去吸收什么東西,它是會飽和的,飽和了以后就沒辦法吸收了。還有就是靜電,用電荷靜電力捕集微塵粒。從成本上來說,靜電要高一些,但也沒高多少,大概30%到50%吧,而且其實就像我剛才說的那個HEPA和活性炭,它的使用壽命沒有那么長,到空氣污染比較嚴重的時候,就是需要經(jīng)常更換,一個好的空氣凈化器,大概商家給你提供換一個濾網(wǎng)就是兩千塊。而且對大多數(shù)人來說,他可能并不缺這個錢,但是這很麻煩,本來我們用這個東西是為了提高生活質(zhì)量的,這種需要頻繁更換的反而給消費者帶來了更多的困擾。

  

  北青:金屬有機骨架化合物(MOFs)材料相對于其它過濾材料而言,有哪些優(yōu)勢呢?

  王博:MOFs材料兼有無機材料的剛性和有機材料的柔性特征,我用它最開始做軍工,當時是把空氣中的二氧化碳分離出來。后來引用到空氣凈化過濾這方面,它和咱們平常見到的材料有一個很大的區(qū)別就是它的氣阻(空氣阻力)非常小。因為你知道,比如說大家戴口罩,濾網(wǎng)很多就是那種織的很密的布,通過織的密來過濾一些顆粒物,但是織的密就會導致一個什么問題,就是戴口罩的這個人他上不來氣;如果是空氣凈化器的話,就會,這個布,它會堵住,而且當你把它開的很大它會發(fā)出巨大的噪音。但這種材料它的氣阻非常小,很大程度避免了這個問題。我是把它做成了膜,就是像濾網(wǎng)那種,一層膜,來起到一個過濾凈化的作用。

  “走上書架,也走上貨架”

  北青:您曾經(jīng)多次獲得綠色科學技術方面的獎項,您本人也很關注清潔能源的相關領域,那您是怎么看待科學技術和環(huán)境之間的關系?

  王博:我認為科學技術本身絕不應該作為環(huán)保的一個對立詞,科學技術本身是中性的,它可以造福人類也可以成為殺人武器。我們只能說,發(fā)展和環(huán)保存在著一定的矛盾,因為在發(fā)展的過程中,客觀上確實會造成一些對環(huán)境的污染或破壞,或者說已經(jīng)造成了。但我們不能什么時候都把環(huán)保放在最前面,應該在發(fā)展中兼顧環(huán)境,而不是為了環(huán)保犧牲發(fā)展的機會,那大家都回到原始社會去吧。提到科學技術,就是因為科學技術發(fā)展了,發(fā)展到一定的高度了,才能更好地解決已經(jīng)存在的環(huán)境問題,才能避免再今后的發(fā)展中引發(fā)、或者說盡少引發(fā)這些問題。

  北青:我們注意到您有數(shù)項專利已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),您是怎么看待工業(yè)成果轉化到生產(chǎn)、應用領域的這一現(xiàn)象的?

  王博:研究成果工業(yè)化,不能說是一種現(xiàn)象。就是說今天我們的國家、我們的政府,能夠鼓勵、提倡和幫助學生也好、研究者也好,把自己的成果轉化為實際應用,這是非常好的一種做法。因為我們說,科學研究要做到什么?要做到“走上書架,也走上貨架”,走上書架就是說在研究中出現(xiàn)一些非常好的理論成果,或者對以前的成果有突破和推進,然后成為對人類以后的發(fā)展有啟迪的一個東西;走上貨架就是說理論研究、科學實驗和工業(yè)、實業(yè)結合在一起,把一個離大家生活很遠的東西拉進日常生活中,真正讓科學研究對普通人的生活產(chǎn)生作用。你也知道在國內(nèi)上大學其實是享受國家補助的,你在國內(nèi)讀書和在國外讀書的花費水平差距非常大。我們常說科研也好學術也好花著納稅人的錢,當然這個納稅人也包括你的父母,現(xiàn)在也包括我自己。但是你真正,當你花了納稅人的錢,這個錢到底花在哪里,有什么意義,對納稅人又有什么積極反饋,這個是我們需要思考的,也是一種責任和義務。

  “讓每一個人去他更喜歡、更適合、更有利于他發(fā)展的行業(yè)和領域”

  北青:您本科畢業(yè)于北京大學化學與分子工程學院,本科的經(jīng)歷或者說北大對您的科研有沒有什么影響?

  王博:我2000年進入北大,是陜西的保送生,其實學的是物理競賽,中學時我最討厭的就是化學和英語。 當時是在北大的化院和清華核物理之間選,98年的時候北大百年校慶,那時我高中,我買了一本類似于“我在北大等你來”的書,感觸很深,對北大印象非常好,所以最后雖然是學物理的,而且很討厭化學,還是選擇了北大化院。但當時我想的是先進化院,學一段時間以后轉到物理學院,我當時是很想去物理學院的,但后來下了一個通知說保送生不能轉系。大二的時候我拿到了校長基金,就是咱們北大給做科研的學生提供的一個基金,當時是然后進實驗室開始做,最開始我在那個實驗室味道特別大,然后后來轉到李星國老師的實驗室,做無機化學,感覺非常有意思。

  北青:您作為一名青年科學家,對有志于從事科研工作的青年學生有沒有什么建議?

  王博:現(xiàn)在學理工科的學生,本科之后,或者畢業(yè)之后轉行,轉到金融的和CS的很多。大家覺得這是科學無用了,社會浮躁了,我覺得這是一種非常值得理性思考的問題。金融領域它缺人才,缺人才了以后人才怎么來,就是通過經(jīng)濟手段,通過收入的杠桿來吸引人才。因為我們金融方面人才不夠,所以金融行業(yè)的薪水高,鼓勵更多的人才去從事這個行業(yè)。我并不認為中國人都應該去搞自然科學,我也不認為中國現(xiàn)在多么缺自然科學的人才,我甚至很鼓勵我自己的學生,如果你更喜歡金融,或者說你去做金融更有利于實現(xiàn)你的個人發(fā)展,那你就去做。因為如果你搞科研,讓你過得不那么好,或者不是你需求的那種生活狀態(tài),你沒必要非要留在這個領域。只有每一個人的幸福感集合在一起,那么我們這個社會就有幸福感了。所以我覺得這是社會資源分配的結果,讓每一個人去他更喜歡、更適合、更有利于他發(fā)展的行業(yè)和領域,在這種情況下,來做科研的或者來做金融的,就是真正能做好科研或者金融的人,這樣各行各業(yè)都發(fā)展起來了,因為這是一個自然選擇的結果。我一開始跟你說我中學最不喜歡的就是化學和英語,但最后我到美國讀的是化學、講的是英語,所以說一切都是最好的安排。

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