等離子體技術的前沿探索者——記香港城市大學等離子體實驗室副...

2021-01-08 新華網客戶端
等離子體技術的前沿探索者——記香港城市大學等離子體實驗室副主任吳徵威

2017-12-22 09:11 來源: 科技日報

吳徵威博士,香港城市大學等離子體實驗室副主任、研究員,長期從事等離子體技術基礎原理及其在生物醫學領域的應用研究,合作發表SCI收錄論文48篇,被引用次數超過500次,申請發明專利近50項。其中基於非經典磁流體模型的理論研究工作,使人們對微電子器件及局域高能量密度等離子體中的量子效應有了更清晰的認識。他在與生物醫學相關的等離子體源製備、成套裝備設計和參數診斷上開展了有針對性的系列工作。吳徵威是美國物理學會(APS)會員、國際電氣與電子工程師協會(IEEE)會員,美國國家科學基金(NSF)及中國國家自然科學基金(NSFC)的通訊評委,任全國衛生產業企業管理協會抗菌產業分會專家委員會委員、安徽省電氣與信息化標準化委員會委員等職務。

等離子體技術是高技術領域裡的尖端科學,被列為「21世紀最先進的科學技術之一」。作為固、液、氣三態之外的第四態,等離子體廣泛存在於各種星體、星際空間、地球高空的電離層,而其衍生出的技術則影響著人們日常生活的各個角落。

自等離子體技術興起以來,已在化學合成、新材料研製、表面處理等領域開拓出一系列新方向,成為兼具國防、軍事、科技與民用多重學科交叉的最前沿研究領域,香港城市大學等離子體實驗室副主任吳徵威正是這一前沿領域的優秀探索者。

不忘初心 科研家庭走出「科研人」

吳徵威出生於一個典型的「科研人」家庭,父母都是中國科學技術大學的教師。成長於中國科學技術大學,得益於父母的言傳身教,吳徵威從小耳濡目染,對一代代科研工作者前赴後繼為事業無私奉獻、以科研的力量推動國家發展的崇高精神有深切的體會與無限的崇敬。隨著年齡的增長,他心中播下的科研種子逐漸生根發芽,1995年,吳徵威考入中國科學技術大學,正式踏上科研探索之路。

大三分專業的時候,等離子體專業引起了吳徵威的興趣。「可以說,沒有等離子體技術,就沒有現代化。從科學探索方面,宇宙中99%的物質是等離子體態,理解等離子體對認識宇宙有著非常重要的意義;在國家安全方面,等離子體可以模擬氫彈爆炸的慣性約束核聚變、利用等離子體注入與沉積技術製備的航天航空材料、實現對電磁波的隱身等。與等離子體相關的照明工具、太陽能電池板製備、高效燃燒等技術又為節能減排做出了重要貢獻。」吳徵威說。

中國科技大學是一所自本科開始系統培養等離子體科研人才的高校,也正是因為對「獨一無二」的嚮往,吳徵威選擇了等離子體專業作為研究方向。進入實驗室之後,吳徵威對知識的追求更加如饑似渴,他生活的最重要內容就是「泡圖書館」。當時網絡還沒有普及,各種資料都要自己動手查詢。漸漸地,吳徵威幾乎成了班裡的「移動檢索目錄」,每期新到的相關專業學術期刊他基本都是第一個瀏覽的,並會告訴同學:「那篇文章或許與你正做的研究有關,建議你看看。」

境外深造 實現理論實踐「雙提升」

獲得中科大碩士學位之後,吳徵威進入香港地區一個以等離子體為主要研究方向的實驗室——香港城市大學等離子體實驗室深造,師從著名等離子體技術專家朱劍豪教授。朱教授踏實嚴謹、一步一個腳印的治學方法使吳徵威受益匪淺。實驗室聚集了一批來自不同地區、專注於不同領域的優秀研究人員,他們共同探討研究學術問題,產生了許多令人振奮的合作成果。

在香港城大的學習使吳徵威逐漸認識到,等離子體技術並非只有高大上的用途,它可以應用到與人類生活密切相關的方方面面。如:在健康領域,經等離子體處理的醫用植入材料已經用於臨床實驗、可以殺滅空氣中的細菌和病毒、可以對廢水廢氣廢物進行脫害處理等等;等離子體光刻技術可以使晶片製備實現高精度加工的工業化;等離子體噴塗技術可以用於加工發動機渦輪葉片,使葉片更耐熱、耐磨、耐腐蝕;生活中很多金屬製品如:門把手、水管、刀片、軸承、齒輪等都要用到離子體表面處理技術。

在香港城大完成部分研究工作後,由於表現優異,吳徵威獲得了去雪梨大學攻讀聯合培養博士學位的機會。在雪梨的兩年左右時間,吳徵威專注於低溫等離子體基礎理論的研究,不同文化、不同研究方法的交流與碰撞使他的研究視野得到了進一步開闊。就這樣,從理論到實踐再到理論再投入實踐的反覆積累、沉澱,為他打下了深厚的理論功底,培養了紮實的應用研究能力。得益於走出國門的深造經歷,吳徵威實現了理論研究和實踐探索能力的「雙提升」。

懷揣夢想 攻堅克難「苦中有樂」

對於科研工作,吳徵威有著發自內心的熱愛。「這些年我一直從事等離子體研究,或許今後五年、十年,甚至一輩子,仍然繼續研究……有人會覺得科研工作枯燥乏味,但對我來說,科研工作不枯燥,有樂趣。以更低的成本,讓人們更健康的生活,是我的夢想。」懷揣著實現人類美好生活的夢想,吳徵威以研究為樂趣,在與生活息息相關的多個方向攻克了多項技術難題,以科技的力量改變著世界、逐步實現人們健康生活的夢想。

在公共衛生健康領域,他將等離子體技術應用於消毒滅菌,開發出多款康復輔助產品,在解決環境安全、公共衛生、食品保鮮等疑難課題方面取得了顯著成績。等離子體可以在短時間內殺滅各類細菌、真菌、黴菌等微生物。利用這一技術,能夠高效的形成相對潔淨的空間,根據需求快速部署,尤其在自然災害或重大傷亡事故發生時,此類裝備能夠在帳篷、車輛、建築內迅速建立起初級衛生防疫系統。他主持開發的「可攜式等離子體殺菌裝置」已形成樣機,有望成為一種替代性的物理除菌方法。

此外,他與同事們一起利用等離子體技術對傳統的骨科材料進行處理,獲得了更安全、生物相容性更好、具有部分自清潔功能的生物醫學材料。這樣的材料製成的器件植入人體,更容易與組織結合、降低感染發生率和排異反應。在處理過程中,他們將離子注入、表面沉積、微弧氧化、表面納米化等一系列工藝結合起來,開發出了成套裝備,儘可能將所有工序一體化完成,減少了人工幹預可能帶來的不確定性。

淨化空氣 守護人類健康生活

當前,受到汙染的空氣是誘發許多疾病的「罪魁禍首」,成為威脅人類健康的重大問題之一。尤其是在相對封閉的室內環境中,對清潔空氣的需要成為普遍需求。吳徵威的研究方向之一是基於低溫等離子體的空氣淨化技術,這是集物理、化學、生物、空氣動力學和環境科學於一體的交叉型綜合性技術,與傳統的淨化方法相比,結合了去除有害氣體、沉積顆粒汙染並殺滅有害細菌的作用,在特殊微小環境優化方面有很好的適用性和推廣前景。

他主持完成的「低溫等離子體空氣淨化消毒模塊」可以嵌入室內新風系統內,為多種感染性疾病的預防和控制提供了新的技術手段。該模塊通過省級科技成果鑑定,關鍵技術達到國內領先水平。此項技術有望在教室、醫院、食堂、公共運輸工具中得到應用。

同時,他還與企業合作研發出空氣淨化專用抗菌型熔噴非織造材料,該材料利用等離子體技術將抗菌物質與紡織物結合在一起,可以在保持良好空氣流動性的基礎上實現長效抗菌,利用該材料開發的口罩內芯已進入市場推廣,因其良好的抗菌防塵功效受到廣泛好評。

多年來,吳徵威致力於等離子體技術在相關領域的應用研究,成為在該方向做出貢獻的為數不多的青年「中堅力量」。他先後主持國家自然科學基金、中科院戰略新興產業項目、教育部重點實驗室開放課題、中央高校基本科研業務費專項資金、國家十三五重點研發計劃等項目和課題,參與「科技入滇」項目、香港研究資助局項目、香港創新科技署項目等。

鑑於其在學術研究和技術研發方面的貢獻,他先後入選安徽省戰略性新興產業技術領軍人才、安徽省「百人計劃」、合肥市廬州產業創新團隊帶頭人等人才項目,獲得中國產學研合作創新獎、合肥市五四青年獎章、香港工商界科技成就優異獎。

關於今後研究的發展方向,吳徵威說:「科技要面向國民經濟主戰場,重大基礎研究成果產業化是科技革命發展的主要特徵。我和同事們正努力把實驗室裡更多的成果從科學轉化為技術,更廣泛地應用到大眾日常生活中去,讓科技惠及民眾。」

吳徵威說:「健康夢就是我們香港城市大學等離子體實驗室科研工作者的中國夢。近期,我們主要針對低溫等離子體技術在公共衛生、醫用材料和參數診斷方向上開發新產品、新裝備,等條件成熟,將進一步推動低溫等離子體外延技術在飲用水源、食品保鮮、疾病防控等領域的示範應用,為人民群眾創造更舒適的生活環境、更健康的生活方式做出更多的貢獻。」

作者: 張靜晶 [責任編輯: 李浩]

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