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奋进能源报国新征程 | 乔亮:在石油工业创新沃土中筑就产学研“桥梁”

中华儿女

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作者 | 《中华儿女》记者  李玲

编辑 | 张惠清

在石油化工研究院的实验楼里,身着白大褂的乔亮正观察着显微镜下的催化剂样本——这些由微米级载体、纳米级分子筛和亚纳米级贵金属团簇构成的材料,即将在工业装置中转化为提升高端润滑油收率的关键力量。

自加入中国石油以来,这位青年科技工作者始终致力于在石油工业的创新沃土中深耕,将基础研究的前沿成果与能源产业的实际需求深度耦合,在催化材料开发、高通量技术创新、大科学装置协同等领域持续突破,逐步成长为筑就产学研融合桥梁的中坚力量。他推动国家高能同步辐射光源与石油化工研究的跨界合作,攻关单原子催化剂工业化应用难题,用行动诠释“把科研成果写在祖国能源发展的实践中”的信念,在破解“卡脖子”技术,支撑炼化转型的征程中,书写新时代青年科研工作者的责任与担当。

海外淬炼

——在纳米材料研究中锻造科研“品位”

出生于山东省淄博市的乔亮履历闪耀:山东大学本科毕业后,他凭借全奖赴美国纽约州立大学布法罗分校攻读博士,随后又在休斯敦的莱斯大学从事博士后研究。然而,“回家”是他贯穿海外求学九载的一条清晰主线。

抵达美国的第二天,乔亮就对他的老师表达了学成归国的志向。老师当时说,很多中国学生刚来时都这么想,但想法可能会变。然而,当乔亮离开布法罗到休斯敦读博后时,老师再次问起他的打算,得到的回答依然是:回家。“我对他说,‘我的想法一直没变。’”乔亮笑道。

这段海外经历,于乔亮而言,是一场沉浸于科学研究的修行。异国他乡,没有熟悉的街巷,没有亲人的陪伴,只有对未知的探索和对真理的追求。他主要研究多功能复合纳米材料的设计合成、物化表征、结晶机理与前沿应用;他日常工作的节奏是:周一到周五全力把材料做出来,周六预约仪器进行检测分析,周日整理数据并规划下周实验。“早八晚八”泡在实验室的坚持,锤炼了他在科研之路上“坐冷板凳”的定力。

在埋头做了100多组实验后,乔亮感到了迷茫。他意识到,纯粹的实验堆砌,缺乏理论思考,最终只会“事倍功半”,难以产出有价值的成果,更谈不上“学术品位”。他意识到,科研不仅需要动手实验,更需要动脑思考理论创新。“如果做一堆实验,其中没有一条主线把它贯穿起来,那就形成不了有意义的工作,而基础理论就是这条线,对基础理论的思考过程是提纲挈领、纲举目张的过程。”

如何理解“学术品位”?在不断科研实践中,乔亮的理解逐渐明晰。他认为,提高学术品位是一个“知行合一”的过程:始于动手实践,在实践中发现问题、解决问题,随着能力的提升,逐渐能敏锐识别出那些真正能“引起关注的问题”;知与行不断迭代,学术品位才能有所提高。他说,学术品位的体现不在于论文发表在什么级别的期刊,而在于同行的真正认可。“研究的价值,在于其能否解决真问题,能否被需要。”他认为,即便是基础研究也要谈应用,一个没有后续转化前景的研究,即便再有深度,也会曲高和寡,难以产生实际意义。他引用导师的箴言警示自己:“研究并不是越难越好。好多人做的研究特别难,但是别人根本不关心。”

乔亮坦言,两位导师深刻塑造了他。博士生导师Mark Swihart是一位“性格随和、因材施教”的长者,对勤奋的他几乎“不提要求”,每周都会请大家吃披萨,不时分享人生经历。“从我现在与人沟通所具备的耐心,可见导师对我的影响颇深。”

博后合作导师Matt Jones则风格迥异,年轻、充满活力且目标导向极强。“他认准一件事情,就一定把它干出来。”更重要的是,这位导师引导乔亮共同“挖坑”——开辟了一个全新的研究方向:基于原子精确贵金属团簇的材料非经典生长机理构建。这个“天马行空”的点子,最终变成了一个需要联合多家单位协作攻关、充满挑战的“填坑”过程。“这从一个基础研究课题最终变成了一个和人打交道的课题……我觉得协调多方的合作比实验本身更有挑战性。”这段经历,极大地锤炼了乔亮复杂协作的能力。

最终,这项研究取得显著成果,颠覆了学界对贵金属生长初期的机理认识。

产业搭桥

——在石油全产业链中打通产学研通道

2021年底,乔亮回到祖国,并找到了自己的内心所向——中国石油。“中国石油是一个国家级的平台,能给我提供施展自己的广阔天地。在这里,我可以将多年积累的基础研究经验应用到实际生产中,做些有意义的事。”他这样解释自己的选择。

中国石油,这个在中国能源领域举足轻重的名字,对乔亮而言,最初的印象仅仅停留在加油站那醒目的标识上。然而,当他真正踏入这个庞大的体系,才惊觉自己以往的认知不过是冰山一角。中国石油宛如一座巨大的能源城堡,涵盖上游的勘探开发、中游的管道运输、下游的炼油化工,以及服务支持和金融资本等多个领域,业务范围之广、体系之复杂,远超他的想象。

“刚进来的时候,不知道该往哪里去。要在这样一个复杂的体系里找准自己的定位,不是一件容易的事。”乔亮回忆。

为尽快熟悉这个新世界,他开始了如饥似渴地学习。他翻阅专业书籍,从《石油天然气工业概论》入手,一页页地梳理石油行业的脉络;他找来同事,虚心求教,了解各个领域的运作模式和科研方向;他关注兄弟单位的新闻动态,试图从中捕捉到一丝灵感。在这个过程中,他逐渐认识到,中国石油的每一个板块、每一个环节,都如同精密仪器上的零部件,相互协作、相互依存,共同推动着整个能源巨轮的前行。

“中国石油的业务是一个有机的整体,上游的勘探开发衔接中游的油气储运,进而又为下游的炼油化工输送原料,每一个环节都紧密相连。而我所擅长的材料构效关系研究,其实可以在多个环节发挥作用,这让我看到了自己在这里的价值,也让我更加坚定了扎根中国石油的决心。”乔亮说道。

他开始从上下游协同的角度审视自己的科研工作。这个全新的视角,源于他推动与国家大科学装置高能同步辐射光源HEPS合作的经历。

“高能同步辐射光源就像是一台超级显微镜,它能够让我们看清材料在微观尺度下的结构和变化,这对于研究催化剂的活性组分、材料的失效机制等问题有着至关重要的意义。通过与光源的合作,我们不仅可以提高科研的精度和效率,还可以为中国石油的长远发展提供技术储备。”乔亮兴奋地说。

在前沿探索中,乔亮充分认识到“第四范式”数据密集型应用基础研究对集团公司炼化转型和战新产业布局的重要性。凭借同步辐射光源的应用经验,他敏锐地意识到这一关键大科学装置所代表的机遇和挑战。为了推动与世界最亮的国家大科学装置第四代高能同步辐射光源HEPS合作,乔亮投入了大量的精力。他撰写了5万字的调研报告,详细分析了光源技术在石油工业中的应用前景和需求;他走访了上下游的多个单位,与科研人员深入交流,了解他们的实际需求和技术难题;他还积极与中国科学院高能物理所的专家沟通协调,争取他们的支持和认可。

从调研表格的设计到数据的收集分析,再到与各方的沟通协调等等,这个过程中的每一个环节都需要耗费大量的时间和精力。同时,由于这是一个全新的领域,他需要不断学习和积累相关知识,以确保自己能够准确地把握项目的方向和技术要点。“每当想到这个项目对于中石油乃至整个国家能源事业的意义,我就觉得再多的困难都不算什么。我相信,只要我们坚持不懈地努力,一定能够实现这一目标。”

“最开始,我只想着在炼油化工领域应用这项技术。但后来在调研过程中,我开始联系上下游的单位,走访了十几位科研人员,从上游的勘探开发到下游的新材料研发,我都深入了解了一番。这一走、一看、一交流,我发现我们之间其实有很多共性的问题,比如都需要厘清物质的微观结构与功能之间的关系。这让我意识到,如果只把自己局限在一个小领域里搞研究,就无法真正为整个中国石油的发展提供支撑。”乔亮说。

于是,他调整了自己的思路,开始从全局的角度去寻找科研切入点。他开始思考如何将自己的工作与整个中国石油的发展战略相结合,如何通过自己的研究为上下游的不同需求提供解决方案。由于中国石油的业务范围广泛,他需要花费大量的时间去学习和了解不同领域的知识,又要与不同单位和人员的沟通协调。但乔亮没有退缩,他积极参加各种交流活动,主动向有经验的同事请教,不断提升自己的综合能力和协调能力。

身处中国石油这个覆盖石油工业全产业链的“中国石油工业的半壁江山”之中,乔亮深感交叉思维和协作能力至关重要。“石油化工是综合性极强的行业,怎么和各领域打好交道,形成合力,是一个非常值得考虑的事情。”乔亮过去在高度交叉领域摸爬滚打的经历,使他得到较充足的知识储备,能更快理解不同背景同事的工作,从而更好地扮演产学研结合的“桥梁”角色。

对于“桥梁”角色应该具备的能力和特质,他脱口而出,“了解行业的事,结识行业的人,认可行业的精神”。“铁人王进喜一生践行‘三老四严’,教给石油人‘五讲’。只有认可这些精神,才能真正成为一名石油人,才能问明白石油人的需求,干明白石油人交付给你的工作,说明白你为石油人完成的任务。”

乔亮谈起他对于“铁人五讲”(讲进步不能忘了党,讲本领不能忘了群众,讲成绩不能忘了大多数,讲缺点不能忘了自己,讲现在不能割断历史)的理解,“没有组织的认可和大家的支持,就不可能得到长足的进步;没有历史的积累,就谈不到支撑当下;拿到成绩的时候,一定要想着大家;讲别人的缺点之前,也要想想自己有没有克服这些缺点”。他说:“这几句话虽然看起来很简单,但可以实打实地指导我的日常工作,对石油精神的认可,应该是一个石油人最根本的标志。如果不认可它,推动工作时会困难重重;只有认可了这个共同的价值观,大家才能真正实现对齐颗粒度,成为一个战壕的战友;只有获得大家的支持,才能把事情做好。”

创新破局

——在催化材料攻坚中书写能源担当

中国石油化工研究院基础前沿技术研究所,乔亮正带着一个充满活力和创新精神的青年创新团队,专注于前沿材料研究。中国石油加大应用基础研究的战略部署,让乔亮看到了挑战,也看到了机遇。

在这个团队里,乔亮担任副经理一职,负责统筹协调各项科研任务。“团队采用项目制的管理模式,不同项目根据各自的专业优势和兴趣,灵活组合,分工合作,共同攻克难题。这种模式不仅提高工作效率,也让我们每个人都能在不同的项目中得到锻炼和成长。”乔亮介绍。

目前,乔亮主要负责两个方向的课题,一个是致力于开发新型载体材料,以提高催化剂的性能和寿命;另一个是开发高通量装置,希望通过技术创新,提高材料筛选的效率。这两个课题虽然方向不同,但却都与中国石油的实际生产需求紧密相连。

乔亮的研究注重从基础到应用的闭环。“从最基础的0到1的创新,到中间的应用基础研究,再到工程技术开发,这是一个从0到10的过程,每一步都是环环相扣的。”

“一个综合性的能源企业,产业链上有很多技术问题要解决,每一个技术问题背后都是一整个集群的基础研究问题,如果不解决好基础研究的问题,将来发展工程技术就会遇到瓶颈,所以一定在开展工程技术研究的同时,想好前瞻技术的储备和布局。”他认为,基础研究就像是在黑暗中摸索前行,你不知道前方会有什么发现,但正是这种未知性让它充满了魅力。而应用研究则像是在光明中稳健行进,你知道目标在哪里,但需要克服重重困难才能到达。在乔亮的科研生涯中,他始终秉持着平衡自由探索与应用导向的核心理念:只有在自由探索中找到新的方向,在应用导向中验证和优化这些方向,才能真正实现科研的价值。他认为,基础研究是推动科技进步的源泉,但作为企业科研人员,也不能忘记自己的使命,那就是将科研成果转化为实际的生产力。

在推动单原子催化剂工业实验的过程中,乔亮和他的同事遇到了重重困难。“从实验室到工业生产,这中间的差距比我们想象的要大得多。我们不仅要在技术上进行优化和调整,还要面对与生产厂家的沟通协调问题。记得有一次,我们在一个四层楼高的生产平台上监督工人投料生产催化剂,由于环境恶劣,我们不得不穿着厚重的防泼溅工服在寒风中工作。身体上已经很辛苦,但更大的挑战与工人师傅们的沟通。由于语言和专业知识的差异,我们需要反复解释和确认每一个操作步骤,确保生产过程的准确性和安全性。”乔亮回忆。

在这个过程中,乔亮深刻认识到,科研不仅仅是技术的挑战,更是对人的全方位考验。为了克服这些困难,他和同事们制定了详细的沟通计划,提前与生产厂家进行多次技术交底和培训,确保双方对生产工艺和质量要求达成共识。同时,他们还建立了现场应急响应机制,及时解决生产过程中出现的各种问题。

“这个过程让我更加明白了团队协作的重要性。我们每个人都有自己的专长,只有把大家的力量凝聚在一起,才能攻克一个又一个难关。在这个过程中,我也学会了如何更好地与不同背景的人沟通和合作,这对我来说是一笔宝贵的财富。”乔亮说。

回顾自己在石油系统的科研之路,乔亮感慨万千。入职以来,他以集团公司前瞻性研究项目为支持,依托国家同步辐射光源、球差校正电镜和高通量设备等科学装置,从事催化科学、材料物理、晶体生长、先进表征、数据分析等领域综合交叉的应用基础研究,推动与国家大科学装置高能同步辐射光源HEPS进行材料极微观现象动态机理构建,构建“微米-纳米-亚纳米-原子”多尺度高端化工功能材料的高通量、高精度研发路径,利用可控生长、导向组装、材料复合和组分限域的概念,对材料的维度、形貌、组成和分布进行调控,指导先进功能材料的设计、合成、评价、放大与应用,促进创新链和产业链精准对接,支撑公司在高端润滑油、卡脖子催化材料、量子点光电新材料等领域突围,将应用基础研究成果用于支撑集团公司的炼化转型事业。

这一路上充满了挑战和困难,但也正是这些挑战和困难,让他不断成长和进步。他接连发表SCI论文23篇,申请发明专利32件,制定团体标准1项。入选集团公司青年科技人才计划,获中央企业团工委嘉奖,获评集团公司技术能手等荣誉称号,并获集团公司创新大赛一等奖(赛道第一名)、集团公司中青班优秀课题、中国石油学会经专委青年论坛优秀论文、石油化工研究院基础研究重大进展等奖励。他说:“集团公司的认可和同事的支持鼓励,是我在发展合作的道路上克服困难的动力。”

“两横一竖就是干。”对于那些怀揣着科研梦想的青年,乔亮分享了自己的感悟,那就是面对困难和问题时,不要过度思考而停滞不前,而是要积极行动,先去尝试解决。在遇到障碍时,主动向领导、同事等寻求支持和协助,共同克服困难。“很多问题在实际操作过程中会自然得到解决,有些看似复杂的问题在行动后可能会发现其实是伪问题。通过不断前行和探索,用新的增量来解决旧的问题,在动态过程中实现迭代发展。”

乔亮喜欢阅读,尤其是与科学哲学、科研方法相关的书籍。“马克思韦伯的《以科学为志业》对我影响很深,它让我明白科学不解决价值问题,科研的意义最终要靠自己定义。加缪的《西西弗的神话》也给我很多启示,让我认定不间断推石头上山的过程,本身就有纯粹的价值。范内瓦·布什的《科学:无尽的前沿》带给我对于‘应用基础研究’与国家战略需求相结合的启发。”乔亮分享道。

乔亮坦言,目前虽然工作压力较大,但他乐在其中。每天的工作都充满意义,每天的生活都值得期待。他将工作与生活融合,钻研工作即兴趣。他积极乐观的工作态度和生活哲学也感染着身边人。

从海外求学到回国加入中国石油,他在不断探索中认清了自己的方向;从基础研究到应用转化,他在实践中实现了自己的价值;从个人研究到团队协作,他在合作中得到了成长和进步。乔亮的科研之路,仍在继续。他用自己的行动诠释着科研工作者的责任与担当,为新材料的研发和应用不断探索前行,为国家能源产业发展贡献自己的青春力量。

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