2007年底成功當(dāng)選中國科學(xué)院院士的他,,受到眾多媒體關(guān)注,??墒侨温度t虛低調(diào)的作風(fēng),絲毫沒有改變,。本報(bào)記者多次提出采訪要求,,都被他婉言謝絕:“我只是做了一點(diǎn)份內(nèi)之事?!?/div>
3月18日,,任露泉作為“十一五”國家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目“多功能農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施研制”的專家組成員來京參加項(xiàng)目執(zhí)行大會,再度被記者堵在了會場,。
“好吧,,我接受你們的采訪。但是關(guān)于我個(gè)人,,實(shí)在沒什么好說的,,還是和你們嘮嘮我所從事的研究工作吧?!本瓦@樣,,任露泉在我們對面坐下。波瀾不驚的談話中,,一個(gè)執(zhí)著進(jìn)取的學(xué)者形象漸漸飽滿了起來,。
今年64歲的任露泉,,發(fā)現(xiàn)了仿生科學(xué)領(lǐng)域的生物脫附減阻特征規(guī)律,提出了生物形態(tài),、柔性,、電滲、構(gòu)形和組成等多因素綜合脫附減阻理論和生物非光滑理論,,開拓了農(nóng)業(yè)機(jī)械,、地面機(jī)械仿生設(shè)計(jì)方向,在業(yè)內(nèi)享有崇高聲譽(yù),??墒钱?dāng)初,任露泉之所以會走上工程仿生之路,,卻是由兩個(gè)偶然事件引發(fā)的,。
這極其平常的一幕,落在任露泉眼里,、心上,,卻激起了層層漣漪:“我出生在江蘇農(nóng)村,從小就和泥土打交道,。此情此景,,讓我感到了一種責(zé)任,也迸發(fā)了一股要解決這個(gè)問題的沖動(dòng),?!?/div>
從洛陽回來,任露泉就把自己想研究土壤粘附的打算告訴了導(dǎo)師陳秉聰教授,。陳秉聰語重心長地對他說:“這項(xiàng)研究非常有價(jià)值,,但肯定也是非常困難的,也許幾年出不了成果,,如果有決心,,可以試試!”他聽得出,,導(dǎo)師是支持他的,,同時(shí)也指出了研究的難度,,使他冷靜而縝密地思考這個(gè)問題,他不再猶豫了,,毅然選擇了研究土壤粘附這一課題,。
第 二 個(gè) 偶 然
從此,任露泉開始了廣泛而深入的調(diào)研,,并在世界范圍內(nèi)搜集相關(guān)資料,。通過開展這些前期準(zhǔn)備工作,任露泉意識到,,他所選擇的土壤黏附課題是一項(xiàng)世界性的技術(shù)難題,。無論是國內(nèi)還是國外,都找不到現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)模式,;資料相當(dāng)有限,,甚至連基本的研究測量儀器都沒有。為此,,任露泉和老師同學(xué)們一道,,歷時(shí)近三年研制出了測量儀器。
可問題的關(guān)鍵是:采用什么技術(shù)和方法解決土壤粘附問題,?這成為一個(gè)巨大的問號,,時(shí)時(shí)刻刻在任露泉腦海里閃爍。正所謂天道酬勤,,就在他整日琢磨,、百思不得其解之際,第二個(gè)偶然事件發(fā)生了,。
1983年,,任露泉家住在工大新村,孩子每天上下學(xué)總要路過一片田鼠亂竄的稻田,。放學(xué)了,,孩子就一頭扎進(jìn)田里捉田鼠,可往往是田鼠沒捉到,,還把自己弄得像只小泥猴兒,。聽了孩子的“控訴”,任露泉心里一動(dòng),,親自前往稻田觀察,。一只被幾個(gè)孩子追趕得正歡的田鼠在泥濘的土里快速穿梭,突然竄到任露泉面前,。任露泉驚訝地發(fā)現(xiàn),,那只田鼠全身的皮毛竟是干干凈凈,絲毫沒有粘上泥土,。他眼前一亮,,茅塞頓開:何不把田鼠的本領(lǐng)移到地面機(jī)械上來,?
霎那間的靈感立刻傳遍整個(gè)神經(jīng),任露泉隨即聯(lián)想到蚯蚓,、蜣螂,、蚯蚓、穿山甲等生物都具有類似本領(lǐng),,他激動(dòng)不已,,一個(gè)用動(dòng)物的不粘本領(lǐng)解決機(jī)械粘土問題的想法在腦海里漸漸明晰。就這樣,,“地面機(jī)械仿生脫附減阻”的研究方向確立了,。
雖然研究方向確定了,但怎么搞,,從實(shí)驗(yàn)設(shè)備到實(shí)驗(yàn)材料都沒有,,不僅國內(nèi)沒有,國外也沒有,,一切都從零開始,。他到東北師范大學(xué)生物系,動(dòng)物,、地理系旁聽有關(guān)課程,,學(xué)習(xí)抓動(dòng)物,到吉林大學(xué)(當(dāng)時(shí)吉林大學(xué)和吉林工業(yè)大學(xué)還沒有合并)分子生物系學(xué)習(xí)動(dòng)物測量,,到北京大學(xué)生物系找專家請教,,一步一步做;他白天與蜣螂,、蚯蚓,、螻蛄,、蝎子,、田鼠、泥鰍等動(dòng)物打交道,,反復(fù)進(jìn)行室內(nèi)外的試驗(yàn),、觀察和分析,晚上便處理數(shù)據(jù)和鉆研必要的新知識,;他四處搜集資料,,任何一個(gè)相關(guān)信息都不肯放過,聽人說某部隊(duì)一軍官曾做過蜣螂不粘的研究,,他就立即前去拜訪……,。如此棘手的技術(shù)難題,需要以新的思維理念,,通過交叉學(xué)科進(jìn)行研究,,這對于當(dāng)時(shí)缺乏一切人力,、物力、財(cái)力的任露泉來說,,可謂舉步維艱,。
六 年 寂 寞
“1984年到1989年,我們沒有發(fā)表過一篇仿生學(xué)方面的文章,?!笨吹轿覀凅@訝的表情,任露泉接著說:“這六年時(shí)間,,我們做了大量基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),,并開展了計(jì)算機(jī)模擬、分析數(shù)據(jù)和建立模型,?!苯?jīng)過六年的積累,1990年一年整個(gè)科研團(tuán)隊(duì)就發(fā)表論文20多篇,,任露泉自己就獨(dú)立撰寫了17篇,。
任露泉帶領(lǐng)由10多個(gè)專業(yè)的研究人員組成的科研團(tuán)隊(duì),踏踏實(shí)實(shí)地對6門10綱1萬多只土壤動(dòng)物進(jìn)行了系統(tǒng)的,、大量的生物測試,、理論分析、計(jì)算機(jī)模擬和試驗(yàn),,終于取得了重大突破,,探索出了多種不同類型動(dòng)物遇黏不粘的機(jī)理。由任露泉娓娓道來,,這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)顯得既生動(dòng),,又有趣。
例如,,研究發(fā)現(xiàn),,具有非光滑身體表面的土壤動(dòng)物,如蜣螂,、穿山甲等,具有脫附功能,,其機(jī)理為:此類動(dòng)物在黏性的土壤或物料中運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,,凹凸不平的身體表面會使與其接觸的土壤表面產(chǎn)生輕微的振動(dòng),導(dǎo)致兩者的接觸面積和作用時(shí)間減少,,微振還能破壞接觸面間連續(xù)的水膜,,形成動(dòng)態(tài)的局部的空氣膜,從而減小了土壤與動(dòng)物體表間的粘附和摩擦,,達(dá)到不粘的效果,。
而身體由多層次的柔性部分構(gòu)成的動(dòng)物,,如田鼠等,同樣具有脫附功能,。其機(jī)理為:此類動(dòng)物運(yùn)動(dòng)時(shí),,自身不同柔性段之間存在非線性的大變形與復(fù)原,這種相對柔動(dòng)可以脫掉土壤,。柔性變形還能吸收能量,,降低系統(tǒng)粘附力與摩擦熱,各柔層段還可以儲流,、通流,,減弱接觸面間的粘附強(qiáng)度,從而達(dá)到不粘的效果,。
一些運(yùn)動(dòng)著的動(dòng)物如蚯蚓等身體表面受土壤的作用產(chǎn)生變形,,引發(fā)出相對于未運(yùn)動(dòng)體表部位的負(fù)電位,當(dāng)體表多個(gè)部位受到刺激,,就產(chǎn)生多處與正電位距離很短的負(fù)電位區(qū),,產(chǎn)生低壓高效電滲現(xiàn)象,使土壤粘附力和摩擦力減小,,達(dá)到不粘的效果,。
除此之外,還發(fā)現(xiàn)了一些動(dòng)物具有的特殊的幾何形體,,爪趾構(gòu)形,、體表結(jié)構(gòu)及分泌物具有脫附功能,并揭示了各自的機(jī)理,。
在經(jīng)過整整六年的埋頭苦干之后,,任露泉提出了“生物體表形態(tài)、構(gòu)形,、結(jié)構(gòu),、生物電、生物潤滑及生物柔性等多因素綜合脫附減阻理論”,,這是國際上首次提出的重要的原創(chuàng)性成果,,在國內(nèi)外同行中引起了強(qiáng)烈的反響和高度的評價(jià),。英國皇家學(xué)會會刊《Excellence in Science》載文將任露泉稱之為 “ 中國仿生學(xué)研究開拓者之一”,。
對于這一理論,任露泉概括說:“土壤動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的基本原理就是用**小的能量消耗,,實(shí)現(xiàn)**佳的自然適應(yīng),。這一理論就是要用**低的能耗,換取**高的作業(yè)效率,?!?/div>
厚 積 薄 發(fā)
傳統(tǒng)的理念認(rèn)為,物體本身越光滑,,它的阻力和粘附力就越小,,可實(shí)際情況并非如此。比如耕地用的鏵犁,,使用久了就會粘附很多泥土,;盛飯用的飯勺,盛幾次飯就會粘滿飯粒,;拉煤用的礦車,,時(shí)間長了會粘附厚厚的煤粉。這就是土壤,、煤粉等黏濕物料在加工、運(yùn)輸過程中普遍存在著對機(jī)械部件的粘附和阻力現(xiàn)象,。背上沉重包袱的機(jī)械,,工作效率、作業(yè)質(zhì)量和使用性能大大降低,,增大了動(dòng)力消耗。
針對這一現(xiàn)象,,美國科學(xué)家從研究海豚,、鯊魚等海洋大型動(dòng)物入手,、德國從研究荷葉等植物入手,,開展了減阻、自潔的探索性研究,。而任露泉團(tuán)隊(duì)則經(jīng)過對土壤動(dòng)物的系統(tǒng)研究,,發(fā)現(xiàn)了生物脫附減阻現(xiàn)象,揭示了其脫附減阻機(jī)理?,F(xiàn)在聽起來,,似乎并不深?yuàn)W,可是當(dāng)年,,光是研究團(tuán)隊(duì)通過電子顯微鏡拍攝蜣螂(俗名屎殼郎)用的膠卷,就裝滿了整整一旅行箱,。
如今,,任露泉團(tuán)隊(duì)發(fā)明的仿生脫附減阻技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于全國6個(gè)省、自治區(qū)農(nóng)業(yè)耕種、土方施工,、煤炭生產(chǎn)和熱電廠粉煤運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械中,,開發(fā)出了多種仿生產(chǎn)品,已向多家單位轉(zhuǎn)讓仿生技術(shù)并得以應(yīng)用開發(fā),。其中仿生犁壁和仿生鎮(zhèn)壓輥,,2005年被列入國家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃。仿生犁壁脫附率90%以上,,減阻8%~12%,,節(jié)油7.2%;仿生柔性襯脫附率95%以上,;仿生鎮(zhèn)壓輥脫附率達(dá)88%,,減阻率達(dá)7.2%;仿生電滲脫附率90%,,提高技術(shù)生產(chǎn)率30%,,電滲電壓僅12V;仿生減阻深松鏟,,比日本進(jìn)口深松鏟減小阻力6%~8%,,取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
任露泉的研究工作并未就此畫上句號,,他正帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì),,將仿生技術(shù)向更廣的領(lǐng)域和更高的層面拓展:“原來我們的研究在地面機(jī)械領(lǐng)域,現(xiàn)在拓展到輕工,、冶金,、軍工、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,;原來是研究土壤介質(zhì),,現(xiàn)在包括水、石油,、巖石等更多介質(zhì),;原來是在常溫下研究,現(xiàn)在向低溫和高溫環(huán)境拓展,;原來我們只是研究脫附減阻,,現(xiàn)在拓展到自潔、耐磨,、抗疲勞、降噪,、隱形等更多方向”,。
2005年在深圳高交會上,,他們應(yīng)用仿生脫附技術(shù)研制的不粘鍋受到了參會人員和時(shí)任國務(wù)院副總理曾培炎的高度評價(jià),,并在高教展位1000多個(gè)參展項(xiàng)目中被評為優(yōu)秀新產(chǎn)品獎(jiǎng)(僅有4項(xiàng)獲獎(jiǎng)),,現(xiàn)場與廣東美的電器公司簽定了該產(chǎn)品的開發(fā)協(xié)議。
為了更好地交流和傳播工程仿生的創(chuàng)新性研究成果,,任露泉還創(chuàng)辦了國際性學(xué)術(shù)刊物《Journal of Bionic Engineering》(《仿生工程學(xué)報(bào)》),,編委會由中國、英國,、美國,、德國、日本,、加拿大,、比利時(shí)等14個(gè)國家的知名仿生學(xué)者組成。身為主編的任露泉組織對稿件實(shí)行嚴(yán)格的評審制度,,保證稿件的學(xué)術(shù)質(zhì)量與水平,。創(chuàng)刊不到3年,就被EI Compendex收錄,。
還有許許多多他計(jì)劃做或正在做的工作,。他說:“要做的工作比已經(jīng)完成的工作要多得多,但我已與工程仿生結(jié)下了不解之緣,,只要對工程仿生的發(fā)展有益處,,我會盡我**大的努力做好我所能做的任何工作”。
任露泉簡歷:
仿生科學(xué)與工程學(xué)家,。吉林大學(xué)教授,。1944年1月生于江蘇銅山,籍貫江蘇銅山,。1967年畢業(yè)于吉林大學(xué),,1981年在吉林工業(yè)大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位。現(xiàn)任吉林大學(xué)學(xué)術(shù)委員會副主任,。
長期從事仿生科學(xué)與工程研究,。在仿生科學(xué)方面,發(fā)現(xiàn)生物脫附減阻特征規(guī)律,,提出生物形態(tài),、柔性、電滲,、構(gòu)形和組成等多因素綜合脫附減阻理論和生物非光滑理論,,開拓農(nóng)業(yè)機(jī)械、地面機(jī)械仿生設(shè)計(jì)方向,。在仿生工程方面,,建立農(nóng)業(yè)機(jī)械,、地面機(jī)械仿生設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,發(fā)明多項(xiàng)不同于傳統(tǒng)理念的脫附減阻仿生技術(shù),,并拓展到非土壤介質(zhì)多個(gè)工程領(lǐng)域,,進(jìn)行自潔、耐磨,、抗疲勞和降噪等耦合仿生研究,,研制減粘犁壁、防粘鎮(zhèn)壓輥,、減摩活塞,、耐磨軋輥和鉆頭等多種仿生產(chǎn)品。
發(fā)表于 @ 2008年07月02日 10:52:00 |點(diǎn)擊數(shù)()