邵磊 北京化工大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,教育部超重力工程研究中心副主任,北京化工大學(xué)納米材料先進制備技術(shù)與應(yīng)用科學(xué)教育部重點實驗室成員。主要研究方向為超重力技術(shù),濕化學(xué)法制備納米顆粒材料和納米藥物,水處理工程。2003年入選北京市“科技新星計劃”,2007年入選教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃”。
什么是超重力,超重力環(huán)境下會發(fā)生什么樣奇妙的化學(xué)反應(yīng)?對于我們這些遠離科研的人來說,那就是另外一個世界的事情,奇妙而又難以理解。而對于邵磊來說,那就是他每天的工作中心,為之努力并自豪。
記者:什么是超重力?
邵磊:這個聽起來很難理解,其實簡單來說,我們地球因為有引力,所以是一個重力環(huán)境,存在一個重力加速度,其值為9.8m/s2。超重力指的是在比地球重力加速度大得多的環(huán)境下,物質(zhì)所受到的力。地球上的超重力環(huán)境一般是通過旋轉(zhuǎn)所形成的離心力來模擬實現(xiàn)的,這樣特殊設(shè)計的旋轉(zhuǎn)設(shè)備被稱為超重力機,也被稱為旋轉(zhuǎn)填充床。
記者:創(chuàng)造一個超重力環(huán)境的目的是什么呢?
邵磊:在超重力環(huán)境下,不同大小分子間的分子擴散和相間傳質(zhì)過程均比常規(guī)重力場下的要快得多,氣-液、液-液兩相在比地球重力場大數(shù)百倍至千倍的超重力環(huán)境下的多孔介質(zhì)或孔道中產(chǎn)生流動接觸,巨大的剪切力將液體撕裂成微米至納米級的膜、絲和滴,產(chǎn)生巨大和快速更新的相界面,使相間傳質(zhì)速率比傳統(tǒng)的塔器中的提高1~3個數(shù)量級,微觀混合和傳質(zhì)過程得到極大強化。同時,在超重力條件下,氣體的線速度也得到大幅度提高,這使設(shè)備單位體積的生產(chǎn)效率提高1~2個數(shù)量級。利用超重力環(huán)境高度強化傳質(zhì)過程和微觀混合過程的特性,我們可以將往往高達幾十米的化工塔設(shè)備用高不及兩米的超重力機進行替代,可以達到顯著降低投資、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗等效果。
記者:在您的研究中,超重力都應(yīng)用在哪些方面?
邵磊:超重力技術(shù)是一種高效的過程強化技術(shù),在化工、材料、藥物和環(huán)境領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景,已有的工業(yè)化應(yīng)用的實例表明,這項技術(shù)具有迥異于傳統(tǒng)技術(shù)的獨特優(yōu)勢。
記者:這些研究都取得了什么樣的成果?
邵磊:我們長期致力于超重力技術(shù)的開發(fā),取得了一系列工業(yè)化應(yīng)用成果。我們率先將超重力技術(shù)應(yīng)用于勝利油田埕島二號平臺的注水脫氧,縮短了工藝,并顯著降低了投資和操作費用,在國際上首次實現(xiàn)了超重力技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用;隨后,協(xié)助美國陶氏化學(xué)公司將超重力技術(shù)應(yīng)用于次氯酸的反應(yīng)分離過程,將高30多米、直徑6米的反應(yīng)塔用高3米、直徑3米的超重力機進行了成功替代,次氯酸的產(chǎn)率提高10%以上,并節(jié)省投資70%,節(jié)省操作費用30%,為一化工過程強化技術(shù)實例典范;同時,我們將超重力技術(shù)拓展至反應(yīng)領(lǐng)域,提出了超重力反應(yīng)沉淀法制備納米顆粒的思想,解決了大規(guī)模工業(yè)化制備納米顆粒材料的瓶頸問題,先后建立了千噸級和萬噸級超重力法制備納米碳酸鈣的工業(yè)生產(chǎn)線,產(chǎn)生了深遠的行業(yè)影響性。
記者:這些成果目前在國際同領(lǐng)域處于什么樣的地位?
邵磊:我們在超重力技術(shù)的基礎(chǔ)研究、超重力技術(shù)的新工藝開發(fā)和超重力反應(yīng)器設(shè)計方面均具有良好的積累,在超重力反應(yīng)技術(shù)、超重力法制備納米顆粒,以及超重力工程化技術(shù)方面在世界范圍內(nèi)居于執(zhí)牛耳的地位,可以不夸張地說,目前世界上超重力技術(shù)的研發(fā)中心在我們這里。