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等离子体技术的前沿探索者

来源:科技日报 作者: 2017年12月22日 10:10
[导读] 

——记香港城市大学等离子体实验室副主任吴征威


    人物点击:吴征威博士,香港城市大学等离子体实验室副主任、研究员,长期从事等离子体技术基础原理及其在生物医学领域的应用研究,合作发表SCI收录论文48篇,被引用次数超过500次,申请发明专利近50项。其中基于非经典磁流体模型的理论研究工作,使人们对微电子器件及局域高能量密度等离子体中的量子效应有了更清晰的认识。他在与生物医学相关的等离子体源制备、成套装备设计和参数诊断上开展了有针对性的系列工作。吴征威是美国物理学会(APS)会员、国际电气与电子工程师协会(IEEE)会员,美国国家科学基金(NSF)及中国国家自然科学基金(NSFC)的通讯评委,任全国卫生产业企业管理协会抗菌产业分会专家委员会委员、安徽省电气与信息化标准化委员会委员等职务。

等离子体技术是高技术领域里的尖端科学,被列为“21世纪最先进的科学技术之一”。作为固、液、气三态之外的第四态,等离子体广泛存在于各种星体、星际空间、地球高空的电离层,而其衍生出的技术则影响着人们日常生活的各个角落。

自等离子体技术兴起以来,已在化学合成、新材料研制、表面处理等领域开拓出一系列新方向,成为兼具国防、军事、科技与民用多重学科交叉的最前沿研究领域,香港城市大学等离子体实验室副主任吴征威正是这一前沿领域的优秀探索者。

不忘初心 科研家庭走出“科研人”

吴征威出生于一个典型的“科研人”家庭,父母都是中国科学技术大学的教师。成长于中国科学技术大学,得益于父母的言传身教,吴征威从小耳濡目染,对一代代科研工作者前赴后继为事业无私奉献、以科研的力量推动国家发展的崇高精神有深切的体会与无限的崇敬。随着年龄的增长,他心中播下的科研种子逐渐生根发芽,1995年,吴征威考入中国科学技术大学,正式踏上科研探索之路。

大三分专业的时候,等离子体专业引起了吴征威的兴趣。“可以说,没有等离子体技术,就没有现代化。从科学探索方面,宇宙中99%的物质是等离子体态,理解等离子体对认识宇宙有着非常重要的意义;在国家安全方面,等离子体可以模拟氢弹爆炸的惯性约束核聚变、利用等离子体注入与沉积技术制备的航天航空材料、实现对电磁波的隐身等。与等离子体相关的照明工具、太阳能电池板制备、高效燃烧等技术又为节能减排做出了重要贡献。”吴征威说。

中国科技大学是一所自本科开始系统培养等离子体科研人才的高校,也正是因为对“独一无二”的向往,吴征威选择了等离子体专业作为研究方向。进入实验室之后,吴征威对知识的追求更加如饥似渴,他生活的最重要内容就是“泡图书馆”。当时网络还没有普及,各种资料都要自己动手查询。渐渐地,吴征威几乎成了班里的“移动检索目录”,每期新到的相关专业学术期刊他基本都是第一个浏览的,并会告诉同学:“那篇文章或许与你正做的研究有关,建议你看看。”

境外深造 实现理论实践“双提升”

获得中科大硕士学位之后,吴征威进入香港地区一个以等离子体为主要研究方向的实验室——香港城市大学等离子体实验室深造,师从著名等离子体技术专家朱剑豪教授。朱教授踏实严谨、一步一个脚印的治学方法使吴征威受益匪浅。实验室聚集了一批来自不同地区、专注于不同领域的优秀研究人员,他们共同探讨研究学术问题,产生了许多令人振奋的合作成果。

在香港城大的学习使吴征威逐渐认识到,等离子体技术并非只有高大上的用途,它可以应用到与人类生活密切相关的方方面面。如:在健康领域,经等离子体处理的医用植入材料已经用于临床实验、可以杀灭空气中的细菌和病毒、可以对废水废气废物进行脱害处理等等;等离子体光刻技术可以使芯片制备实现高精度加工的工业化;等离子体喷涂技术可以用于加工发动机涡轮叶片,使叶片更耐热、耐磨、耐腐蚀;生活中很多金属制品如:门把手、水管、刀片、轴承、齿轮等都要用到离子体表面处理技术。

在香港城大完成部分研究工作后,由于表现优异,吴征威获得了去悉尼大学攻读联合培养博士学位的机会。在悉尼的两年左右时间,吴征威专注于低温等离子体基础理论的研究,不同文化、不同研究方法的交流与碰撞使他的研究视野得到了进一步开阔。就这样,从理论到实践再到理论再投入实践的反复积累、沉淀,为他打下了深厚的理论功底,培养了扎实的应用研究能力。得益于走出国门的深造经历,吴征威实现了理论研究和实践探索能力的“双提升”。

怀揣梦想 攻坚克难“苦中有乐”

对于科研工作,吴征威有着发自内心的热爱。“这些年我一直从事等离子体研究,或许今后五年、十年,甚至一辈子,仍然继续研究……有人会觉得科研工作枯燥乏味,但对我来说,科研工作不枯燥,有乐趣。以更低的成本,让人们更健康的生活,是我的梦想。”怀揣着实现人类美好生活的梦想,吴征威以研究为乐趣,在与生活息息相关的多个方向攻克了多项技术难题,以科技的力量改变着世界、逐步实现人们健康生活的梦想。

在公共卫生健康领域,他将等离子体技术应用于消毒灭菌,开发出多款康复辅助产品,在解决环境安全、公共卫生、食品保鲜等疑难课题方面取得了显著成绩。等离子体可以在短时间内杀灭各类细菌、真菌、霉菌等微生物。利用这一技术,能够高效的形成相对洁净的空间,根据需求快速部署,尤其在自然灾害或重大伤亡事故发生时,此类装备能够在帐篷、车辆、建筑内迅速建立起初级卫生防疫系统。他主持开发的“便携式等离子体杀菌装置”已形成样机,有望成为一种替代性的物理除菌方法。

此外,他与同事们一起利用等离子体技术对传统的骨科材料进行处理,获得了更安全、生物相容性更好、具有部分自清洁功能的生物医学材料。这样的材料制成的器件植入人体,更容易与组织结合、降低感染发生率和排异反应。在处理过程中,他们将离子注入、表面沉积、微弧氧化、表面纳米化等一系列工艺结合起来,开发出了成套装备,尽可能将所有工序一体化完成,减少了人工干预可能带来的不确定性。

净化空气 守护人类健康生活

当前,受到污染的空气是诱发许多疾病的“罪魁祸首”,成为威胁人类健康的重大问题之一。尤其是在相对封闭的室内环境中,对清洁空气的需要成为普遍需求。吴征威的研究方向之一是基于低温等离子体的空气净化技术,这是集物理、化学、生物、空气动力学和环境科学于一体的交叉型综合性技术,与传统的净化方法相比,结合了去除有害气体、沉积颗粒污染并杀灭有害细菌的作用,在特殊微小环境优化方面有很好的适用性和推广前景。

他主持完成的“低温等离子体空气净化消毒模块”可以嵌入室内新风系统内,为多种感染性疾病的预防和控制提供了新的技术手段。该模块通过省级科技成果鉴定,关键技术达到国内领先水平。此项技术有望在教室、医院、食堂、公共交通工具中得到应用。

同时,他还与企业合作研发出空气净化专用抗菌型熔喷非织造材料,该材料利用等离子体技术将抗菌物质与纺织物结合在一起,可以在保持良好空气流动性的基础上实现长效抗菌,利用该材料开发的口罩内芯已进入市场推广,因其良好的抗菌防尘功效受到广泛好评。

多年来,吴征威致力于等离子体技术在相关领域的应用研究,成为在该方向做出贡献的为数不多的青年“中坚力量”。他先后主持国家自然科学基金、中科院战略新兴产业项目、教育部重点实验室开放课题、中央高校基本科研业务费专项资金、国家十三五重点研发计划等项目和课题,参与“科技入滇”项目、香港研究资助局项目、香港创新科技署项目等。

鉴于其在学术研究和技术研发方面的贡献,他先后入选安徽省战略性新兴产业技术领军人才、安徽省“百人计划”、合肥市庐州产业创新团队带头人等人才项目,获得中国产学研合作创新奖、合肥市五四青年奖章、香港工商界科技成就优异奖。

关于今后研究的发展方向,吴征威说:“科技要面向国民经济主战场,重大基础研究成果产业化是科技革命发展的主要特征。我和同事们正努力把实验室里更多的成果从科学转化为技术,更广泛地应用到大众日常生活中去,让科技惠及民众。”

吴征威说:“健康梦就是我们香港城市大学等离子体实验室科研工作者的中国梦。近期,我们主要针对低温等离子体技术在公共卫生、医用材料和参数诊断方向上开发新产品、新装备,等条件成熟,将进一步推动低温等离子体外延技术在饮用水源、食品保鲜、疾病防控等领域的示范应用,为人民群众创造更舒适的生活环境、更健康的生活方式做出更多的贡献。”

(张静晶)

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[责任编辑:kb104]
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