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胡志宇:在纳米尺度下燃烧

记“千人计划”入选专家、上海大学纳微能源研究所所长胡志宇
来源:文汇报 2013-09-04 18:27:39

  放一块通红的玻璃纤维在你手心,它本身在燃烧,但你却一点也感受不到烫。这是因为燃烧仅仅发生在纳米尺度的催化颗粒表面,在宏观尺度下整个系统仍然保持在室温状态。这正如在一个体育场中间燃烧的篝火,坐在看台上的你怎么会感到热度呢?


  没有火,也可以燃烧。上海大学纳微能源研究所所长胡志宇就是通过纳米尺度下的燃烧,把化学能转变为热能,今后还有望转化为电能。他的发现,可能改变人类50万年用火的历史。

  像众多改变人类进程的重大科学发现一样,胡志宇的这个发现也源于实验室的一个“意外事故”。2005 年10 月18 日,他在实验室里,手中沾有纳米颗粒的棉花球碰到了甲醇“居然冒烟了”,这意味着在没有点火的室温条件下,燃烧发生了。

  燃烧需要三个条件———燃料、氧气、燃点,但胡志宇提醒我们,尺度大小也是重要的因素,一个火种如果尺度小于一个毫米是很难维持燃烧的。而纳米是毫米的百万分之一,在纳米尺度下,就要重新考虑燃烧的问题。胡志宇提出了全新的室温纳米尺度能量转换方法,经过两年研究,2007 年,他在世界上首创性地提出了全固态室温纳米催化燃烧发电的概念,并提交了专利申请。利用这种方法,可在室温下直接将燃料的化学能转换为电能,而避免了传统高温燃烧高达80%以上热能量的损失。

去国18 年后选择担当

  室温纳米催化燃烧极有可能孕育出重大的科学和技术突破———它找到了一种化学能转化为热能再转化为电能的方法。2005年的这个发现奠定了胡志宇在美国能源研究界的地位。

  在国外学习工作十多年,那一丝丝思乡的惆怅一直萦绕在心中。2006 年,当时在美国能源部橡树岭国家实验室担任研究员的胡志宇读到一份联合国环境污染报告:全球污染最严重的20 个城市,有多个在中国。“当时非常难过,觉得真的该给自己的国家做些什么了。”

  2008 年,受到国家科技部邀请,胡志宇选择身处国际大都市的上海大学作为自己回国发展事业的起点。在1990年赴美留学18年后,他举家回迁。

  回国后,他在上海大学创建了纳微能源研究所。上海大学为他的团队提供了200万元人民币的科研启动经费,科研团队成员来自物理、化学、材料、信息、纳微加工等不同领域。现已建成130平方米的超净实验室和100平方米的化学实验室,并从国内外购置了价值1000万元的各种大型设备。

入选“计划”研究提速

  2009年入选“千人计划”,用胡志宇的话说,这让他的研究大大提速。让他特别感动的是,上海专门设立了“千人计划”人才服务专窗,十几个职能部门的政策实现“一站式服务”,“落户、子女入学等问题都有专门的人员替我们去办理。”

  此外,上海大学集中学科办、科技处、人事处多个部门参与纳微能源研究所发展规划制定,确保了胡志宇团队研究工作的可行性和有效性。

  今年4 月13 日,又一个好消息传来,胡志宇的发明专利获得美国国家专利局批准。专家指出,这将有可能改变传统的能源供给方式,同时为节能减排问题的解决提供全新的思路,将来不仅可为掌上电脑、手机、笔记本电脑等小型电子器件提供能量,还有可能为汽车、大型的工业生产提供电能。

  如今,上海大学纳微能源研究所积极与国内生产企业合作,已经成功地开发出了我国第一台具有自主知识产权的红外显微热像系统。今年7 月,研究所与上海国际汽车城人才基地合作建设国内第一条“NanoEPower”芯片科研与纳微加工工艺线。

  高规格的北戴河休假活动令胡志宇感受到了国家的优待和期望:“国家需要我们,个人前途只有和祖国前途结合在一起,才有价值。”

胡志宇教授简介

  上海大学特聘教授,博士生导师,纳微能源研究所所长。现已入选我国中组部第一批“千人计划”,并正在与上海国际汽车城的国家级海外高层次人才创新创业基地合作,共同建设产业化研发基地。目前主持开展了国家科技部、上海市科委的多项科研项目。在加入上海大学之前,胡志宇博士是美国能源部橡树岭国家实验室( Oak Ridge National Laboratory )正研究员,并在美国乔治亚理工学院、田纳西大学等多所大学担任客座或兼职教授。其在美学习、工作期间曾多次荣获嘉奖和荣誉,包括美国能源部部长的亲函嘉奖,橡树岭国家实验室多次的奖励和提升。在美国工作期间,胡志宇博士曾经主持过多项美国能源部和其他部门的研究课题,在相关的学术期刊中发表了四十多篇学术论文,六十多篇专题报告,获得五项国际专利,曾经还在美国能源部、国防部、美国国家基金会( NSF),以及美国多个州政府和学术期刊担任评审专家。

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