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研究方向的误导和追风误国殃民 精选

已有 19485 次阅读 2012-12-31 11:16 |系统分类:观点评述|关键词:误导与追风

习总书记近日讲“空谈误国”，其实科技界的误国之风也不可小视，这就是研究方向的误导及追风之恶习。先举氢能研究的事例，再说说新材料研究，最后谈谈二氧化碳的捕集、埋藏或转化研究。

氢能研究的热度从1997年Nature发表一篇碳纳米管储氢文章开始升高。我国的研究热情被1999年Science发表沈阳金属所的一篇文章、且被两院院士选定为1999年我国基础研究10项重大进展的第二项所点燃。（顺便问一句，这篇文章接近1999年底才发表，那麽多院士是怎么在评选之前都读到的？）我从不主动看Science，但院士的评选结果在各大报发表引起我的重视。基于我有限的学识，知道碳纳米管不可能成为储氢介质。于是翻出Science发表的那篇文章看了看，发现那根本就不能算是科技论文。研究吸附的论文，至少要给出相关研究的吸附等温线。所谓等温线，就是在恒定温度、不同吸附压力下的吸附量，因此坐标系的横轴是平衡压力。而该文给出的三条线根本不是吸附等温线，其横轴是时间，所以实际上只给出三个点。只给出三个点并由此作出结论的论文，恐怕只能在Science这样影响因子高的刊物发表。恰好2000年初基金委在汕头大学开了一个会，使我有幸结识作者，并询问了他的实验情况。测量氢气在吸附材料上的吸附量当时都是采用容积法，那时微天平还极少见。容积法是通过测量密闭空间内吸附前后的压力变化来计算吸附量的，因此恒温与压力测量精度以及氢气压缩因子的计算方法是测量结果可靠性的决定因素。他们只有10毫克样品，用波纹管压力表测量这10毫克碳纳米管吸氢引起的压力变化，也没有严格的恒温措施。这样得到的常温下4wt%的储氢量，怎么就被院士们选定为我国基础研究10项重大进展的第二项呢？我的实验室做同样的研究，样品量是几克到十几克，恒温精度不低于正负0.1度，压力测量采用在瑞士定制的压力传感器，测量精度万分之五，以我在加拿大氢研究所工作时使用的热力学软件计算氢的压缩因子。但是，我对碳纳米管储氢持怀疑态度的文章投了国内几个刊物均遭拒绝，这倒不是编辑的责任，而是审稿人没有学术水平或学者良心。但我一定要把问题说出来，无奈之下找到我的大学同班同学，他刚从领导岗位退下来，暂时在“材料导报”帮忙。他答应发表的条件是加一个编者按，其中最要紧的话是本文“属一家之言，呼唤鼓励、批评和讨论”（见该刊物2000年第3期）。遗憾的是，此文发表后如石沉大海，根本无人理睬。顺便说说，Science文章的作者理所当然地成为我国第一个氢能973项目的首席科学家，清华大学的一位副研究员很快在国内的一本刊物（不提名了）上发文说他测出的储氢量是Science的近乎3倍，于是也成为并列的首席科学家，并因此而由副转正。当然，两位首席以前都不了解吸附，也不了解研究储氢的基本方法。碳纳米管和储氢研究热了多年，成就了不少科技英才，国家在这上面投入多少钱我不知道，但肯定与若干大贪官的贪污总额有一比。与碳纳米管储氢研究相关的还有燃料电池汽车研究。氢气是未来可能的主体燃料，是因为燃烧清洁（产物是水），还有更重要的，是可再生。因此，从天然气或其它化石燃料制取的氢绝不是氢能所用的可再生氢。燃料电池只不过是低温燃烧方式，对氢气在内燃机燃烧的效率和清洁程度的改善有限。如果可再生氢的成本达到商用水平，采用内燃机没有不可以的理由。再说了，氢气在车上的储存目前还看不到可商业化的方法（请参见我的评轮Renew Sust Energ Rev, 2005, 9 (4) 395-408）。在这种情况下，依靠从加拿大进口的关键材料装配几套燃料电池，放在北京的公交车或桑塔纳上跑几圈的科学与技术意义何在呢？只见到几位学术带头人戴上了院士帽或坐上了部长椅，而纳税人的若干亿血汗钱就这样消失了。

继碳纳米管储氢之后热起来的是纳米材料研究。纳米材料热本由国外一位发明MCM系列二维有序硅基介孔（或中孔，mesoporous）材料所激发，他的论文至少被引用6000次以上（但最后还是被其雇主除名）。随他之后，形形色色的纳米材料出现在各高“点(impact factor)”刊物上，到目前为止，MOF和COF仍热度未减。我不是反对这项研究，事实上我自己也有这方面的课题，但材料研究不能与其可能的应用脱节。还在碳纳米管储氢热潮中，我曾有幸对沈阳金属所的研究生们做个报告，从碳纳米管的结构特征以及此结构特征所决定的机械、光、电性质，要他们不去研究碳纳米管储氢，而去开发它的机械、光、电、磁用途 ，必有收获。事实上，石墨烯、MOF和COF的pioneer们也总是标榜其储氢或储甲烷的所谓超常性能。我不怀疑纳米材料一族肯定会在某些领域展现（事实上已经开始展现）非常重要的用途，但我早已指出，它们都不可能成为储氢或储天然气材料，因为储气温度远远高于氢或甲烷的临界温度。基于我的研究（且基本被吸附界同行承认），临界温度以上只能是单分子层的吸附机理，因此吸附容量取决于材料的比表面积。有兴趣的读者可以看看我发表的相关文章（Li Zhou, Adsorption Isotherms for the Supercritical Region, Chapter 4 of “Adsorption: Theory, Modeling & Analysis”, pp.211-250, ed. J. Toth, Marcel Dekker, Inc. New York, May 2002；Langmuir, 2000, 16(14) 5955-5959；Langmuir, 2003, 19(7) 2683-2690；Renew Sust Energ Rev, 2005, 9 (4) 395-408；Langmuir, 2009, 25 (23) 13461-13466；Adsorption, 2009, 15 (2) 133-137），便可证明我言不虚。

我在第一篇博文“关于碳排放和气候变化问题的思考”中指出，当前的二氧化碳研究恐怕是第二个碳纳米管储氢事件，其理由就不再重复了。问题是，政府出研究经费远比扭转出生率容易，而教授们也将不惜一且捍卫这个重要的经费源泉，因此我必遭强烈反对。去年，日本吸附学会开50年纪念学术报告会，从中国、韩国和台湾各邀请一位教授作报告。我的报告题目是吸附研究进展评论。其中就有告诫他们不要再做二氧化碳的捕集与埋藏研究的内容。有人质问，我们在这个领域从政府拿到很多钱，你说不做，研究经费从哪来？这就涉及到科研伦理问题，我不想多说。从日本回来后还赶上庆祝余国琮院士90岁生日举行的学术报告会，我也应邀作了发言，同样劝大家不要做二氧化碳的捕集与埋藏研究。事后得知，几位院士联名给温总理写封信，说要捕集二氧化碳，总理很快下拨6千万（数目也许不确，但我无法核实）。我国有多少教授在这个研究方向上拿到多少研究经费，只有国家知道。据说美国投入了120亿，我国也肯定不少。

我在大学校园里度过一生（清华6年，威斯康星2年，魁北克3年，其余在天大），怎能与研究经费为仇呢？但有的送上门的经费也不敢要。仅举两例。十五期间科技部（那时还叫科委）有位中层干部找我，说要立一个活性炭吸附储天然气的工业示范项目。此课题我已研究多年，深知这种方法不具有工业化前景，因此尽管告诉我司长已经同意了，经费高达1400万（这对一个教授无疑是个巨大诱惑）。当时我一个星期睡不好觉，但犹豫再三我还是觉得拿这个钱有犯罪感，因此最后拒绝写项目建议书。当然，项目还是立了，负责人是清华大学两位从事垃圾焚烧研究的教授。不幸的是，仅仅一年后，我的实验室开发出具有工业应用潜质的湿活性炭储天然气方法，并已获得发明专利，但放大研究已不可能得到国家的支持了。另一个事例来自国外。2004年我应邀去底特律附近的通用汽车(GM)全球研发总部做报告。我给他们讲解吸附储氢的理论基础和我的氢在碳纳米管的吸附数据，告诉他们碳纳米管不可能作为储氢材料。20多位听众（其中不乏白发银须者）的反应出乎我的意料。好几个人握紧我的手反复摇动，感谢我解放了他们。因为各大汽车公司都在研发氢汽车，那么多科技刊物都在报道碳纳米管储氢的神奇，可他们就是做不出来，因此备受老板的斥责。我说你们都是诚实的人，值得尊敬。但该中心的老板不服，他拿出新出版的Science，指给我看他重金资助的一位美国教授的文章，说他发现MOF是新的储氢材料。我翻开这本杂志，只看一眼他给出的吸附等温线，便告许Director这是artifical data，因为其等温线从原点起便与X轴平行。一年后在波兰开的学术会议上，那个作者的同事的报告，给出同样材料的吸氢模拟和实测结果，都是一条起于原点的等温线，证实了我当时的判断。后来，这位负责人飞到中国，要我承担他的储氢项目，且表示经费不成问题。但我拒绝了，因为我还没有找到有希望的研究方向。

我这篇博文必遭忌恨。好在我已退休，有人骂就骂吧。但我还是奉劝在职的导师们，请为你们的学生慎重选择研究方向，也提请在学的研究生们，如果导师给出的研究课题有方向性问题，要毫不犹豫地反对。

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