搭起理論與產業的橋梁
——記重慶大學化學化工學院教授劉作華

杜月嬌

當工廠里的攪拌槳忙碌地轉動，當金屬在冶煉間被進一步提純，當企業的生產廢渣因為使用最新工藝設備而明顯減少時，重慶大學化學化工學院教授劉作華臉上露出了欣慰的笑容。對于“如何將論文寫在祖國大地上”這一問題，他有了更加堅定的答案：唯有以國家實際發展需求為切入點，從理論創新出發，進而完成生產設備落地，最后達到提高企業生產效率，減少工業污染，實現綠色生產的目的，這一系列的流程全部完成，才能讓論文真正寫在祖國大地上。

多年來，為了實現自己的目標，致力于化工過程強化、資源環境化工等研究方向的劉作華長期帶領團隊奔走在理論研究、實驗室研究、企業工廠生產的一線。為了保證論文不是“虛浮”在土地上，團隊成員全部投入從理論研究到企業生產的每一個科研環節，直至為企業、為社會帶來效益。

數十年如一日的研究生涯，劉作華都是如此忙碌過來的。當被問及如此長期奮戰堅持的內在驅動力從何而來時，他用再自然不過的語氣表示，就是為了滿足國家、社會的發展需求。

厚積·成長的道路

劉作華科研報國的追求始于數年前的農村小路上。

將時鐘的指針倒轉回30年前，彼時已經結束高考的劉作華正拿著自己的大學錄取通知書考慮接下來的道路。因為是村子里的第一個大學生，沒有過來人能夠幫他指明道路，建議他應該往哪里走。而他從小接受的教育讓他心里只有一個想法：學習就是為了學以致用，將來為國家作貢獻。

于是劉作華懷揣著簡單而真誠的想法，離開了從小成長的農村，到重慶工商大學攻讀化學工程專業學士學位。在刻苦努力下，他又考取了重慶大學，攻讀化學化工學院物理化學專業的碩士學位及資源與環境科學學院采礦工程專業的博士學位。

如果說，當年收到本科錄取通知書時心心念念的科技報國只是一個想法的話，那進入重慶大學后，導師陶長元教授則為他的這個想法指明了道路。

劉作華

作為化學工程與技術、天然氣化工、礦產資源開發領域的資深專家，陶長元教授曾主持和參加多項國家重大科研項目，擁有數十項發明專利，并且他開發的多項科研技術在產業中都得到了應用和推廣。也正是他，在將劉作華領進物理化學專業大門的同時，也告訴了劉作華作為理工領域科研學者應該遵循的原則。劉作華至今仍然非常清晰地記得陶教授當初對他說過的話：“對于我們科研工作者來說，拿5萬一年和50萬一年都是一樣的，都能吃飽穿暖，不是說拿到50萬后我們就會怎么樣了。”這句話對劉作華影響重大，尤其是多年以后，他帶領團隊和企業打交道時，更是將這句話時時放在心頭。無論遇上何種情況，他都始終謹記：科研第一，為企業降本增效的目的第一，絕不能為了人性中慣有的私欲而舍本逐末。

劉作華從事科研工作秉持的原則理念便是在那時形成的，而他與此后并肩作戰的團隊結下緣分也是由那時開始的。

據劉作華回憶，20年前，重慶大學整個化學化工學院一年才招十幾個研究生，在加入陶教授的團隊之后，劉作華一邊借助自己善于琢磨的特點，學習如何與團隊做好分工合作等，一邊繼續勤奮好學地深入鉆研科研知識，于攻讀博士期間在重慶大學化學化工學院任教，并在之后作為訪問學者先后前往意大利博洛尼亞大學、清華大學化工系化學工程聯合國家重點實驗室、美國猶他大學冶金系冶金工程專業進行訪學，同時在重慶大學由最開始的助教升為教授。

這樣豐富的經歷不僅極大地提升了劉作華在科研方面的水平，而且也鍛煉了他組織團隊合作的能力，積累了相關管理經驗。據他回憶，在最初加入陶教授團隊時，團隊只有幾位老師和學生。但隨著團隊參與的科研項目越來越多，團隊成員的人數也在不斷上升，在這個過程中，劉作華的組織協調和管理能力也日漸積累，從日常組織協調工作，到任何團隊都必須面對的利益分配問題，再到團隊中偏理論與偏工藝的成員的人才調度等，他都能游刃有余。

劉作華（右三）在企業開展交流

這期間，在陶教授的指導和自身的不懈努力下，劉作華因為日日不怠的科研和工作態度，在團隊運作中起到越來越重要的作用。在這樣一支擁有完善運作系統、科研實力過硬的團隊，劉作華繼承了陶教授當初所叮囑他的“科研第一，為企業降本增效第一”的科研工作原則，多年來以重慶大學國家地方聯合工程實驗室為平臺，帶著團隊不斷攻關，盡心竭力地做出了一個又一個重要的科研成果，同時也不斷為企業創造效益。

科研·為企業降本增效

在劉作華心里，“科研第一，為企業降本增效第一”這則理念指向的核心其實就是“將論文寫在祖國大地上”，但具體到執行層面，這則理念其實可以被拆解為學生、學問、學術3個環節。

“學生包含‘學’和‘生’”，劉作華解釋道，“從事科研的學生在走出校門之后，其所操心的就不只是解決個人吃飯的問題，而是憑借自己所學的知識和企業合作，為社會創造更大的效益。而學問指的是‘學’和‘問’，即在研究之前，要向自己、向外界詢問國家的需求是什么、行業的難點是什么、企業的痛點是什么。至于學術，顧名思義，‘術’本為‘方法、謀略’之意，這里的術，指的正是科研的方法論。比如，在技術和裝備的創新中，理論才是整個科研項目的根本，先有理論的創新，然后才有新技術和新裝備的落地。”

將這一套理論總結下來就是：科研要從理論創新開始，緊接著應該思考國家的戰略需求及企業的需求，將其與創新理論結合在一起，進而推進工藝與裝備的落地。對劉作華而言，這才是實現將論文寫在祖國大地上的完整流程。

長期以來，從事綠色化學與化工裝備領域研究的劉作華正是遵循這一流程，以化工過程強化與反應國家地方聯合工程實驗室為平臺，帶領團隊做出種種重要且切實有效的成果。典型的例子就是剛柔組合槳攪拌反應器的研發工作。據劉作華回憶，有一次，他正在街邊買鹵菜，正巧看見有人在電機上連接了一根繩子驅趕蒼蠅。在大多數人眼中，這或許只是平常生活中一個不起眼的細節，但這卻讓研究理論與工程裝備的劉作華陷入了深思。他提出剛柔流耦合運動可以促使混沌區和隔離區界面失穩，強化混沌行為的原理，從而發明了剛柔組合槳攪拌反應器。

值得一提的是，這一成果入選了中國石油和化工聯合會環境保護和清潔生產重點支撐技術（裝備），獲得了中國國際發明展覽會金獎。

除了剛柔組合槳攪拌反應器的研發外，劉作華及其團隊關于攪拌反應理論與裝備方面的研究還有很多。針對難以定量描述流場時空混沌行為的問題，他曾帶領團隊創新性地利用小波分析和分數階傅里葉變換，處理壓力脈動信號，獲得了混沌特性參數。團隊針對“柱狀回流”等對稱性流場結構開展研究，發現偏心射流-機械攪拌耦合運動，可以強化流體混沌混合，在此基礎上發明了偏心空氣射流攪拌反應器，成果在重慶武陵錳業、中信大錳等單位得到應用，并且成功幫企業減排錳渣3萬噸/年。截至目前，項目成果已在重慶、四川、廣西等地得到應用和推廣，推動了企業更好地利用資源，發展綠色生產。

只有當研發成果與企業生產需求、社會發展要求結合在一起時，才可以真正地產生效益。事實上，劉作華的很多科研成果都被應用于與錳相關的產業中。對此，劉作華解釋道，在當下的產業中，錳不僅可以作為芯片的靶材，還可以應用于動力電池的研發中，而這些都是當下國家和社會重點關注的產業。

目標·打破桎梏

不難看出，產學研結合正是劉作華及其團隊實現為企業降本增效目標的工作方向，不過，一個方向，在劉作華及團隊的腳下卻走出了兩條道路：一條是針對攪拌反應裝備方面的研究，另一條則是針對電化學電解裝備方面的研究。

在電化學電解裝備的研究過程中，劉作華及團隊繼承和發展布魯塞爾學派復雜性科學理論，逐漸形成電解過程混沌強化的研究方向，發現并揭示了電解過程陽極電化學振蕩和陰極分形生長行為，建立了非線性動力學模型。同時，他們針對電化學振蕩難以用參數描述和調控的問題，利用相空間重構的方法處理電化學振蕩信號，獲得混沌吸引子、分形維數、Lyapunov指數等混沌特征參數進行定量分析。團隊針對大電流電解非線性效應顯著的問題，建立了多場耦合強化電解的方法，研發出電化學強化裝備，可降低電耗600kw·h，陽極泥減少80%。

除了始終堅持面向錳綠色產業的研發應用外，劉作華還希望能夠與團隊一起推動國內芯片產業的發展。如今，毫無疑問的是，芯片的研制已然成為國外限制中國科技產業發展的重要桎梏，無論是國家戰略需求，還是社會各行各業，都希望我國能夠早日突破這一限制，實現產業高質量發展。但芯片的研發牽涉太多技術，其中便包括電子級硫酸。

未來·新鮮的血液

在多年產學研工作的磨煉下，劉作華及其團隊研發的裝備在錳礦、釩鈦磁鐵礦、磷化工等領域得到應用。可以說，如今的他們早已在理論與企業合作的實踐中身經百戰，曾有合作的企業在與之接觸時感嘆道：“我發現你們是真正意義上的團隊。”

這樣的團隊并非一朝一夕可以培養而成，其中不得不提的是劉作華給他們創造了一個以“一切科研都以走向實際”為目標的平臺環境。在這個平臺上，所有的科研設備、資金支出、資源分配等，都盡最大限度來服務于解決實際問題。作為這種務實平臺環境下的科研工作者，劉作華的學生也一直十分明白他的良苦用心：“劉老師已經盡可能為我們創造優越的科研環境，所有需要用到的實驗資源，平臺都會盡最大可能滿足我們，剩下的就靠我們自己努力把科研任務做好。”

同時，劉作華的團隊協作理念也深深地影響著大家。他經常教誨學生的一句話就是：“每個項目涉及的領域之廣，都需要大家共同協作來完成。”隨著科研經驗的增多，學生也發自內心地愈加認同這個理念。比如團隊當下在圍繞群體智能進行研究，大家從神經網絡、機械結構、流體力學等方向分頭出擊，互相協作，進而致力于完成搭建群體智能先進化工裝備的目標。“雖然探索的方向不同，但最后把所有成果匯總起來的時候，我們就有更大的可能來實現目標。”

在這樣的科研環境下，學生們內心始終保持著一股負責任和務實的勁頭。作為全國石油和化學化工教育教學名師，劉作華每年都組織學生參加創新創業大賽，希望學生可以在參加創新創業大賽的過程中真正理解企業是怎么思考的。學生們也不負所望，甚至有參賽學生曾連續3年獲得比賽獎勵。他們說：“我們不是說在實驗室搞一搞就完事了的那種，我們最后一定是要應用到生產過程當中去的。”

不難看出，這是一支能打硬仗的隊伍。學生們說，他們希望能夠像劉作華一樣，提升自己對科研的理解以及對科研領域的宏觀認識，最終為企業和社會的生產發展解決更多實質性的問題。看著眼前的學生，劉作華時常回想起當年那個拿著錄取通知書走出農村，一心只想將來報效國家的少年。這么多年來，他和團隊一起苦研不殆，一次又一次地幫助企業實現降本增效。如今，他希望他的學生也能夠腳踏實地地在產學研這條道路上長久地走下去，真正地將論文寫在祖國大地上。