专访吴征威博士:等离子体技术专家

2017年09月29日09:22  来源:中国网
 

吴征威博士,香港城市大学等离子体实验室副主任、研究员,这位与内地许多单位有合作关系的科技工作者,还是美国物理学会(APS)会员、美国电子电器工程师学会(IEEE)会员,国际学术期刊Physics of Plasmas的审稿人,美国国家科学基金(NSF)的函评专家,中国国家自然科学基金(NSFC)的函评专家,全国卫生产业企业管理协会抗菌产业分会专家委员会委员、安徽省职业安全健康协会委员等学术职务。此外,获得香港工商界科技成就优异奖、合肥市科学技术进步奖、“合肥青年五四奖章”等奖项,入选安徽省百人计划。

在这些头衔和荣誉的背后,是吴征威博士多年在等离子体科技领域里的辛勤耕耘和不断努力。

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迄今吴征威博士共发表SCI收录论文48篇,被他人引用次数超过500次,申请各类技术专利60余项。曾先后主持了国家自然科学基金、中科院战略新兴产业项目、教育部重点实验室开放课题、中央高校基本科研业务费专项资金、国家十三五重点研发计划、合肥市软科学研究项目等多项课题;参与香港研究资助局项目、香港创新科技署项目等。

留学域外学成归来

吴征威博士在硕士研究生之前一直在中国科学技术大学就读。2005年后留学域外,先后在香港城市大学和澳大利亚悉尼大学攻读博士,分别获得材料学和物理学双博士学位。在香港城市大学师承香港著名科学家、物理及材料科学系朱剑豪教授。

对于在域外的求学和科研经历,吴博士回忆说,学习的氛围比较宽松,也比较自由,有很多学术研讨会,可以参与很多的专家论坛,接触到最前沿的科学技术。

对于所从事的生物材料和等离子体技术,吴博士解释说,导师朱剑豪教授从事的科研方向和严谨创新的科研风格对自己影响很大。等离子体应用创新的技术改善材料,可以控制植入材料表面的化学特性与形貌,干涉生物系统內的功能,从而影响细胞的互感互动。

在海外留学期间,吴征威博士从事材料学和物理学的学习和研究,打下了深厚的理论功底和技术研究实力。此后长期致力于研究等离子体注入的基础理论以及等离子体技术在电子材料和生物医用材料领域的应用,发表了多篇有国际影响力的学术论文,研发出多项尖端技术。

技术专家出自书香门第

吴征威博士告诉笔者,自己4岁跟着父母到合肥,从小生活在中国科学技术大学,父母都是中国科学技术大学的老师,自己从事科研工作也是受到家庭熏陶,并深深被科研人的精神所影响。

家庭的科研思想、科研氛围的传承会让下一代在科研道路上越走越宽,吴征威博士就是最典型的例证。父母从小就在他心里种下了科研的种子,并且生根发芽。此后的道路也是正如期望的越走越顺。

2014年,他从澳大利亚回国。他看着自己原本研究的低温等离子消毒技术可能应用到更深更广的领域,等离子消毒技术与公共卫生安全和康复医疗结合为他打开了另外的一个世界。

科技工作者要把创新放在发展的首位。这句话吴征威博士深有同感。吴博士说,在科研领域,全世界都在追求突破,如何从跟跑,发展到并跑,最后达到领跑,所有的一切都离不开创新,离不开人才的聚集和交流,人才聚在一起才能产生大能量,这样才能推动技术创新加速。

等离子体科研创新

在等离子体理论领域,吴博士研究发现,当粒子的费米温度大于热温度时,量子效应将起到重要作用,等离子体中的电子性质趋近于费米气,其统计行为由费米-狄拉克分布描述而不是经典的玻尔兹曼分布描述。

在量子等离子体体系方面吴博士也做过广泛的研究。他告诉笔者,在Winger-Poisson体系下,他用量子动力学方程组与磁场耦合计算得到了均匀冷量子等离子体中的线性波色散关系。这一关系表明朗谬尔波在量子效应的影响下变得类似哨声波,也就是说朗谬尔波可以在冷等离子体中传播。同时,量子效应不会对左旋波、右旋波和寻常波产生作用。

利用量子动力学模型研究了非均匀磁化等离子体中静电漂移波的问题。电子在这里被视为低温的费米气体。得到了量子静电漂移波的解析表达式。量子效应对静电漂移波有显著的影响。磁场和空间不均匀性的作用与经典情况下的类似。此结果对二维电子气、固体物理和高密度天体等方向有借鉴意义。

“利用量子动力学对非均匀磁化电子-正电子-离子等离子体系统中的电磁波进行了研究,采用Wigner-Maxwell模型得到了一个新的色散方程。从该结果可以看出正电子和电子的密度对色散有很大影响。”吴征威博士解释道。

在等离子体技术研发领域,吴征威博士主持开发的“便携式等离子体杀菌装置”和“台式等离子体消杀装置”已经形成原理样机,其灭菌效果经中国科学院理化技术研究所认证60秒内对大肠杆菌、白色葡萄球菌、金色葡萄球菌、绿脓杆菌、白色念珠菌、克氏肺炎、黑曲霉菌等七种微生物杀灭率达到99.99%,正在进行工业样机的试制,预计完成设备选型、定型及小试后,有望形成产品。

主持完成的“低温等离子体空气净化消毒模块”是一套能够综合改善“理-化-生”、友好兼顾“人-机-环”的先进技术系统,可以嵌入室内新风系统内,为优化室内环境及多种感染性疾病的预防和治疗提供一种新的技术手段。该模块通过省级科技成果鉴定,关键技术达到国内领先水平。

主持研发“微小环境优化系统”,对现有新风系统进行改造,在不影响其原有功能的基础上,把具有除尘功能和灭菌效果的大气等离子体放电装置以模块方式嵌入其中。该项研究已通过第三方样机测试,满足需求。

吴征威博士利用等离子体技术研发出空气净化专用抗菌型熔喷非织造材料,并采用该材料开发出具有抗菌防PM2.5功效的口罩内芯材料,目前产品已进入北京市场。

等离子体与医疗康复

吴征威博士身怀国际领先的等离子体技术,积极投身于民众健康事业。在担任全国卫生产业企业管理协会抗菌产业分会专家委员会委员、安徽省职业安全健康协会委员期间,积极组织和参与协会的工作,定期组织专家开展行业现状的研讨,交流最新的行业技术。针对当前职业病的发展现状,积极为职业病防控献计献策,为职业卫生安全技术成果转化对接相关社会资源,贡献力量。

吴征威博士鉴于在等离子体电源的设计、诊断等方面有丰富的经验,目前的主要研究低温大气压等离子体相关的应用,研究的重点在于解决低温等离子体用于消毒灭菌过程中遇到的问题,开发利用低温等离子体技术的理疗产品和健康设备。

下一步研究目标方向,吴征威博士介绍说,是推动低温等离子体外延技术在饮用水源地、食品灭菌等推广应用,为保障居民饮用水、食品安全、社会稳定作出更多贡献。

吴征威博士说:“这些年我一直都在做这个事情,我今后五年甚至十年,或者一辈子,都将从事这件事情……不枯燥,有乐趣。我想把等离子技术更广泛地应用到大众健康和日常生活中去,让技术成果造福于民众。”

(责编:赵春晓、杜燕飞)