朱慶勇：探索學(xué)科交叉的無限可能

本刊記者 石芳芳

有人說，科學(xué)家是頑童，總是會(huì)被新奇和未知吸引。

中山大學(xué)教授朱慶勇便是這樣的一個(gè)頑童，受多學(xué)科交叉融合的無限未知和可能的魅力吸引，早已置身學(xué)科交叉研究的實(shí)踐中。

在科學(xué)研究上，他是一名勇于探索未知的先行者；學(xué)術(shù)交流上，他是一名樂于分享知識(shí)的布道者；學(xué)科建設(shè)上，他是一名默默耕耘不計(jì)個(gè)人得失的奉獻(xiàn)者……多年的刻苦攻關(guān)，讓他在計(jì)算流體力學(xué)與生物流體力學(xué)領(lǐng)域取得了多項(xiàng)原創(chuàng)性、開拓性成果，其研究結(jié)果多次被國際知名專家、研究團(tuán)隊(duì)引用并受到高度贊揚(yáng)和廣泛認(rèn)同，并在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上有重要作用。

敢于探索前路的未知

朱慶勇畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)與應(yīng)用力學(xué)系（現(xiàn)已改稱航空科學(xué)與工程學(xué)院），這個(gè)專業(yè)是學(xué)校的金牌專業(yè)和全國最具有航空航天特色的院系之一。在這個(gè)師資力量雄厚、名師薈萃的學(xué)府，他的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)得到了良好的培養(yǎng)，為以后從事與流體力學(xué)相關(guān)的科學(xué)研究打下了基礎(chǔ)。

在那個(gè)年代，大學(xué)生還是一塊金字招牌。但是，朱慶勇并沒有滿足，出于對知識(shí)的渴求和探索未知的好奇選擇了繼續(xù)深造。經(jīng)過五年的努力，他順利拿到了中國科學(xué)院力學(xué)研究所流體力學(xué)專業(yè)博士學(xué)位，為之后的研究工作積蓄了力量。

此時(shí)，學(xué)科間的交叉融合趨勢正方興未艾。朱慶勇很快意識(shí)到流體力學(xué)與其他學(xué)科間交叉融合的可能和必要。很快，他便來到中山大學(xué)數(shù)學(xué)博士后流動(dòng)站計(jì)算數(shù)學(xué)專業(yè)從事流體力學(xué)數(shù)值計(jì)算方面的研究工作。計(jì)算流體力學(xué)與生物流體力學(xué)交叉領(lǐng)域的大門已朝著朱慶勇緩緩打開，門內(nèi)是一片有著無限可能的新天地，他長期的積累有了噴薄的出口。

“多孔有機(jī)材料力-熱-電-流多場耦合模型與計(jì)算屬于計(jì)算科學(xué)、力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程的交叉領(lǐng)域，是目前計(jì)算科學(xué)領(lǐng)域充滿生命力的研究內(nèi)容。”朱慶勇告訴記者。這個(gè)領(lǐng)域里，充滿著無限的未知和挑戰(zhàn)，而這也正是吸引他前進(jìn)的動(dòng)力。

很快，多孔有機(jī)材料力-熱-電-流多場耦合模型與計(jì)算的課題被納入了國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃，朱慶勇是負(fù)責(zé)人。

作為課題的負(fù)責(zé)人，朱慶勇組織團(tuán)隊(duì)對多孔有機(jī)材料力-熱-電-流多場耦合的機(jī)理與規(guī)律進(jìn)行理論探索和數(shù)值模擬研究，并基于應(yīng)力場-溫度場-電場-流場之間的相互作用關(guān)系，探索有效的數(shù)值計(jì)算方法，為工程設(shè)計(jì)提供理論和計(jì)算基礎(chǔ)。針對多孔有機(jī)材料建立了其材料物性多物理多尺度可計(jì)算模型，研究了不同層次、不同物理機(jī)理耦合動(dòng)力學(xué)模型，發(fā)展了材料物性耦合模型的高效并行算法，實(shí)現(xiàn)了從建模、算法到數(shù)值模擬的融合研究，為提高我國相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的科技含量和市場競爭力做出了直接貢獻(xiàn)。

針對多孔有機(jī)材料中液體流動(dòng)問題，他提出以無量綱GS數(shù)作為判斷準(zhǔn)則，在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了針對多孔有機(jī)材料的多尺度計(jì)算方法，利用該方法研究了纖維表面改性后的多孔有機(jī)材料的輸運(yùn)特性。

他還進(jìn)一步研究了考慮雙電層影響的多孔有機(jī)材料內(nèi)液體流動(dòng)問題，建立了考慮電動(dòng)效應(yīng)的多孔有機(jī)材料輸運(yùn)特性的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)得出了考慮電動(dòng)效應(yīng)的多孔有機(jī)材料的有效滲透率，進(jìn)一步研究了具有隨機(jī)孔分布的帶電有機(jī)材料內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過程，得到了考慮雙電層效應(yīng)的無量綱GS數(shù)，這些成果可以為研制性能優(yōu)良的生物醫(yī)學(xué)材料提供理論指導(dǎo)。

朱慶勇提出的無量綱GS數(shù)已經(jīng)成為多孔有機(jī)材料中液體流動(dòng)的判斷準(zhǔn)則。相關(guān)研究論文發(fā)表在多個(gè)國際知名學(xué)術(shù)期刊上，已多次被國際上的研究小組引用，并受到高度評價(jià)，在國際同行間有著很高的聲望。

在項(xiàng)目攻關(guān)過程中，他富有創(chuàng)意地將高性能并行計(jì)算技術(shù)用于多孔有機(jī)材料傳熱傳質(zhì)過程的數(shù)值計(jì)算中，計(jì)算了唾液在口罩內(nèi)的流動(dòng)過程，進(jìn)而研究在唾液中病毒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，相關(guān)成果已發(fā)表在《International Journal of Heat and Mass Transfer》上，這對研制SARS、禽流感等防護(hù)設(shè)備具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在這項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，他的合作者成功研制出納米殺菌口罩并獲得世界科技創(chuàng)新博覽會(huì)的金獎(jiǎng)，其中，朱慶勇做出了關(guān)鍵性貢獻(xiàn)。

多年來，朱慶勇陸續(xù)主持了高分子纖維材料傳熱傳質(zhì)過程的多尺度建模與計(jì)算、低滲透有機(jī)材料液體流動(dòng)的特性與模擬等課題的研究工作，取得了多項(xiàng)在國內(nèi)外的研究界產(chǎn)生重大影響的成果：研究了經(jīng)過殼聚糖表面改性后的高分子纖維材料的輸運(yùn)特性，為進(jìn)一步研制性能優(yōu)良的生物醫(yī)學(xué)材料提供理論指導(dǎo)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《International Journal of Heat and Mass Transfer》上，已經(jīng)引起國際同行關(guān)注，如烏克蘭蘇梅應(yīng)用物理研究所高級(jí)研究員Vadym D.Chivanov博士曾來信對感興趣的問題進(jìn)行了討論，并感謝對他的研究工作的幫助；提出了針對分形纖維材料的無量綱電阻力數(shù)對多孔材料中流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)的影響，無量綱電阻力數(shù)給出了考慮雙電層影響的判定準(zhǔn)則。基于此建立了考慮電動(dòng)效應(yīng)的多孔纖維材料輸運(yùn)特性的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)得出了考慮電動(dòng)效應(yīng)的多孔纖維材料的有效滲透率，進(jìn)一步研究了具有隨機(jī)孔分布的帶電纖維材料內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過程，得到了考慮雙電層效應(yīng)的無量綱GS數(shù)，這些成果可以對微流控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。相關(guān)研究成果發(fā)表在《International Journal of Heat and Mass Transfer》上，受到廣泛關(guān)注；開展了基于響應(yīng)性水凝膠的時(shí)滯微分方程數(shù)值計(jì)算方法研究，這些成果可以對藥物控釋載體的研究提供參考。相關(guān)研究成果已發(fā)表在相關(guān)國際知名學(xué)術(shù)期刊上等。

樂于分享學(xué)術(shù)的魅力

在潛心組織科研工作的同時(shí)，在學(xué)術(shù)交流、教學(xué)與成果轉(zhuǎn)化等方面，朱慶勇也發(fā)揮著他的積極作用。

來到中山大學(xué)后，朱慶勇結(jié)合中山大學(xué)力學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程的前沿研究動(dòng)向，利用他在高性能計(jì)算方面的研究基礎(chǔ)，整合中山大學(xué)可用的資源，組建了一支成員配置合理、學(xué)術(shù)造詣深厚、優(yōu)勢和特色鮮明、團(tuán)結(jié)奮進(jìn)并可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。為解決計(jì)算科學(xué)、力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程的交叉領(lǐng)域中可能遇到的實(shí)際問題提供技術(shù)支持，為中山大學(xué)發(fā)展交叉學(xué)科貢獻(xiàn)了一支強(qiáng)有力的中堅(jiān)力量。

朱慶勇告訴記者，2000年5月以來，他曾先后在香港理工大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)等單位工作，并多次受邀在國內(nèi)外多所知名大學(xué)訪問。國內(nèi)外知名院校的工作經(jīng)歷，讓朱慶勇樂于與國內(nèi)外間開展交流和合作。據(jù)介紹，目前，已經(jīng)與國內(nèi)外同行建立了廣泛長期的合作關(guān)系，在人才培養(yǎng)與資源共享等方面開展了多種形式的合作，雙方優(yōu)勢互補(bǔ)，已取得豐碩成果。

近年來，朱慶勇多次受邀參加國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)會(huì)議并做學(xué)術(shù)報(bào)告，在國際學(xué)術(shù)大會(huì)做特邀報(bào)告和分組專題報(bào)告多次。他還擔(dān)任第六屆國際流體力學(xué)大會(huì)組委委員兼分組會(huì)議主席，第23屆International Congress of Theoretical and Applied Mechanics（ICTAM）大會(huì)生物流體力學(xué)分會(huì)主席等社會(huì)職務(wù)，為學(xué)術(shù)上的廣泛交流做出了突出的貢獻(xiàn)。團(tuán)隊(duì)成員向記者透露，朱慶勇曾多次收到國內(nèi)外熱情洋溢的信件。

采訪時(shí)，朱慶勇總是謙虛地推讓，說自己只是做了一位科學(xué)研究人員應(yīng)該做的工作。踏實(shí)認(rèn)真如他，勤勉肯干如他，交叉學(xué)科融合的各種可能終會(huì)被發(fā)現(xiàn)、解開。