本刊记者 萧 宇

赵耀华：传热传质，传创新与产业化“心经”

本刊记者 萧 宇

可能很少人知道传热传质学的确切定义。事实上，这是一门专门研究热质与能量传递过程及其规律的科学。随着生产技术的快速发展，传热传质学已经成为一门理论体系初步完善、内容不断充实、充满活力的主要的基础科学。从日常生活的烧水取暖、计算机散热到原子能的利用、航天器的热控等等，几乎所有领域都涉及到传热传质学，诸多重大的科技进步都需要传热传质技术的支持。众多的现实需求极大地推动了传热传质学的发展与进步，与此同时，新能源技术、节能减排、先进制造技术及新兴科学技术的快速发展亦使传热传质学不断面临着全新的挑战与难关。

在传热传质学领域奋战多年，正值不惑之年的赵耀华教授在内心里坚定了一个信念——走技术创新及产业化之路。作为北京工业大学建筑环境与设备工程系主任，作为传热传质学领域的知名专家，他时刻保持着冷静的思考和奋进的姿态。

科研攻坚，创新是无坚不摧的利剑

创新是科研的灵魂和关键。对于科研创新，赵耀华教授有自己的深刻见解：“搞科学研究，要具备扎实、宽广的理论基础，善于抓住某一个关键点，大胆开展创新。”多年来，赵耀华教授不仅在传热传质学基础领域卓有建树，而且在技术创新上，尤其是在将基础研究成果用于国家重大技术需求领域方面始终不遗余力。从计算机芯片、LED散热到太阳能的高效利用等许多现代高科技领域，赵耀华教授的技术与身影随处可见。

微电子器件的散热问题研究是赵耀华教授最早切入的技术开发领域。从早期的射流冲击主动式散热技术到中期的微槽群相变散热技术，直到后期的微热管阵列技术，这一技术的发展经历了三级跳，也跳出了实实在在的能真正产业化的新技术。射流冲击主动式散热技术受到诸多条件的限制，大多数设备上难以使用；微槽群相变散热技术中的回路热管技术由于系统体积大、焊接部位过多、受蒸发与冷凝部位的方位限制等，系统可靠性很低，实验室可以很好的演示，但难以产业化使用。早在旅日期间，赵耀华教授就投入大量的心血和时间开发出诸多喜人成果，特别是微热管阵列技术的成功，使他拿到了真正解决高热流密度散热与高效热传输问题的金钥匙。

我国的太阳能资源非常丰富，太阳能光热产业拥有广阔的发展前景。然而，纵观国内外市场上的太阳能热水器产品，赵耀华教授发现，仅有的真空玻璃管和传统平板式两种产品在可靠性、承压、抗垢以及适用时空等方面上存在着多种多样的固有缺陷。

针对这一难题，赵耀华教授大胆探索，将平板微热管阵列技术创新应用于“新一代高效平板式太阳能集热技术及热水器”，基本上克服了目前市场上所有真空管式与普通平板式太阳能热水器的缺点。国家太阳能检测中心检测结果表明集热效率的绝对值提高了20%以上，目前该技术与产品不仅在国内产业化，且已通过出口关键部件及技术许可的形式进入日本、欧洲和南美等国际市场。

其实，平板微热管阵列技术是微尺度传热传质、相变传热传质及微尺度内高压条件下复杂流动等基础理论及材料与加工及封装工艺等相结合复杂综合应用技术，亦是国际上正在重点攻克的技术。当然，由于此项技术在国际上处于独一无二的独占状态，因而处于国际领先水平，拥有广泛的市场需求和工业化前景，具有重大的经济效益和社会效益，将对我国能源的高效利用和清洁能源开发、高性能计算机、空间技术、信息技术等领域的进步做出开拓性的贡献。

太阳能光伏发电中的热问题是严重影响广泛产业的重要问题。将微热管阵列用于太阳能光伏电池的高效散热及热电联产，不仅可提高20%以上的发电效率，还可实现40%左右的热利用效率，赵耀华教授的技术实现了这个目标，而成本只增加6%左右，毫无疑问，这一技术必将推动太阳能光伏产业的发展和进步。

将微热管阵列平板热管用于大功率LED的散热，可以解决目前铝基板加翅片散热方法无法克服的技术瓶颈，且可以极大减轻照明灯具的重量和降低成本（包括封装成本及散热器成本）。目前，该技术产品已批量出口日本等发达国家。

微电子器件散热的终极技术也将会是二维或三维微热管阵列技术。这也是赵耀华教授的专利和正在产业化的产品。

可以说，从用于日常生活的取暖设备、换热器等，到航天器的热控问题，赵耀华教授的技术都有极大的应用前景。

由于卓越的技术创新成果，和赵耀华教授共过事的人包括国际知名专家学者，几乎无一例外的都评价他思维极为敏捷。而赵耀华本人则不这样认为，他说，自己只是在专注的问题上能长时间、多方位、深入的思考。众多的发明创造均得益于他雄厚的理论研究基础、宽广的知识面和敏锐的捕捉问题的能力。

沸腾传热的机理研究是赵耀华教授早年的一项重要理论成果。当时，沸腾传热，尤其是临界热负荷是一个极为复杂、又有广泛应用价值的问题。虽已有大量的研究，但传热机理众说纷纭，有的相互矛盾。针对这一问题，他首先从最新的可视化实验结果出发，否定了著名的流体动力学不安定理论及厚液层蒸干理论，并从理论和数值计算上证明了三相接触线蒸发或稳定弯月液面的蒸发热流密度只能达到临界热负荷5%至30%，因而证明出上述两理论模型不可能解释沸腾传热面上的具体传热机理。此后，他又提出了一个动态微液层蒸发模型。利用该模型，不仅能很好地予测出临界热负荷，而且能很好地予测出从充分发展的核沸腾到包括最小热负荷在内的沸腾曲线，还解决了一系列前人还没有解决的问题。比如：液体接触角及微重力对传热的影响；高速加热过程所出现的由非沸腾状态到膜沸腾的直接迁移；过冷沸腾临界热负荷；窄空间沸腾临界热负荷……可以说，动态微液层蒸发模型是各种沸腾传热现象的一个统一理论，对沸腾传热学产生了深刻的影响。

再接再厉，勇创佳绩，是赵耀华教授多年实践的真实写照。在射流冲击强化传热研究、微通道内流动和传热特性的研究、超常传热传质领域、MEMS技术领域，温湿控技术领域，新能源与节能技术的开发研究方面均取得了突破性进展。

赵耀华教授在光威能源科技公司的太阳能产品展示中心与西班牙客户合影

产业化应用，经济效益才是硬道理

产业化的硕果就是科技工作者信心的来源。自2009年开始南京光威能源科技公司将赵耀华拥有的具有自主知识产权的部分技术产业化，已经取得了良好的社会与经济效益，目前正在朝大规模化、国际化发展。有了经济效益的保证，赵耀华教授的产业化之路已经越走越宽。

谈及产业化应用，赵耀华教授特别强调了知识产权保护的重要意义。他指出，知识产权的保护关系着科技创新的发展，关系着产业化的进程。现阶段，我国在知识产权保护方面的意识和措施还有所欠缺，这一现状严重阻碍了产业的转型，不利于公平竞争，不利于创新意识的培养。“以前，我是做基础研究的，产业化工作做得比较少。现在，我体会到，科技工作者必须要有产业化意识，致力于推动产业化发展。”赵耀华的思想转变发生在不断探索和前进的过程之中。他还表示，知识产权的保护，就是对知识的尊重，不是一个人的事儿，也不是一天两天就能解决的问题，需要全社会的共同参与，需要一个漫长的过程。他建议，国家有关部门能够出台科技成果的正规测评手段和方法，把那些真正对经济社会发展有利的技术清点出来，不能盲目地听某些人的“忽悠”。条件允许的话，应该通过行政手段大力推广那些经过验证认为可行的技术成果。“在现实中，我们见过太多个人、企业因为无法负担人力、财力、物力，而导致新技术和成果被迫搁置的情形。这项工作做好了，我们产业化之路就光明了。”作为一位科技工作者，赵耀华教授善于发现问题，并坦诚地提出了自己的建议。

在实践中，赵耀华教授已经取得了宝贵的经验。由他主导的南京光威能源科技公司目前的主要研究项目为太阳能热水工程以及太阳能热电联产项目。其中，前者技术已经很完备,拥有具有自主知识产权的微热管专利太阳能集热板。而热电联产是新项目，其目标是研究开发高效太阳能光伏电池板散热系统及其高效热电联产系统，利用具有完全自主知识产权的专利技术—微热管阵列超导热平板对电池背板进行冷却，将通常光伏电池的年平均光电转换效率相对提高15%-30%左右，还可防止电池板过热，延长电池板的使用寿命，同时，实现40%左右的电池板废热利用，供应40-43℃左右的热水，可直接用于地板辐射采暖、空调供暖以及生活热水供给。如果将发电效率的提高及热水利用的经济效果合并计算，相当于使太阳能光伏发电的综合成本降低近一半，将会极大促进太阳能光伏产业的普及。可以说，该技术既是使我国硅晶太阳能光伏发电技术升级的重要技术，同时又是使新型薄膜非晶电池对太阳能最有效利用的世界先进技术，具有难以取代的作用，有着不可估量的经济和社会价值。

产业化要想真正取得长足发展，需要企业、科研工作者的双重努力，赵耀华越来越清醒地认识到了这一点。“企业搞产业化是满腔热情的，但是人家拿了资金出来，地方也安排出来了，技术拿到手后却经营不起来，对他们是重大的打击啊。”赵耀华语重心长。“所以，我们作为科研工作者就要改变意识，不能想当然地做事情，光考虑自我价值的实现，不考虑企业的经济效益，要想企业之所想，拿出响当当的东西来。”

目前，赵耀华教授的多种专利技术与产品已通过技术许可或直接销售的方式走入了国际市场，实现了具有我国自主知识产权的技术在发达国家的许可使用和生产，为解决我国乃至国际上的一些重大的应用技术，如新能源与节能、先进制造领域的技术问题等提供了新途径，具有重大的经济效益和社会效益。以前，中国往往需要花费大量资金购买国外的技术许可，现在反过来将技术许可给国外，这就是中国科学家的价值所在，就是一个中国科学家引以为傲的自豪。

在丰硕的成果面前，赵耀华教授不断地感谢北京工业大学为他提供了宽松的科研环境和良好的发展平台。“在这里，你不用为了生存去奔波，只要有好的想法，能研究和开发出东西来，就能够得到相应的支持和鼓励。”有了如此坚强的后盾，赵耀华做起事情来，底气特别足。正因如此，他珍视自己作为北京工业大学建筑环境与设备工程系主任，节能减排研究所所长的使命，把人才的培养和团队的建设摆在了工作的重要位置上。

只要不出差，他基本是天天泡实验室，连休假都没时间。“务虚的会议我很少参加，务实的会议我参加完立即返回。这一摊子事儿，心里放不下啊！”为了帮助年轻人尽快成长，他不断地鼓励他们开拓新的研究方向，为他们提供研究经费，劝勉他们切忌浮躁。经过几年的建设和管理，目前团队拥有中高级职称核心成员7人，立足三个研究方向：高效传热传质、可再生能源及节能技术领域，城市地下空间火灾安全领域和智能化楼宇控制领域。

现在，赵耀华教授几乎每天都要接待二、三拨客人，其中包括国内企业、投资商或国外客户，大部分人都是慕名求教的。尽管工作繁忙，赵耀华教授从来都是认真、客观、科学地帮助企业解决难题，并且从不要报酬。对他来讲，追求经济效益不是目的，科学家的价值在于如何为社会做贡献。

除了科研攻关和团队管理，赵耀华教授还在积极沉淀自己的技术成果。他要把自己多年在传质传热技术领域的成果结集出版，为这些技术的传播和推广多做一些工作。“以后，争取每年取得5到10个专利吧。”赵耀华教授还是那么轻描淡写，还是那么谦逊，并一再地向记者解释：“这是自己的一个目标，有可能多了，有可能还达不到。”他嘴角那虔诚的笑容，让人心生温暖与敬佩。

“天下兴亡匹夫有责。”作为农工党中央教育工作委员会会员，赵耀华并没有沉浸在个人的小圈子里，他的视野定格在全球，定格在全国。只要有机会，他总是积极地为国家的发展建言献策。

潮平两岸阔，风正一帆悬。赵耀华和众多科技工作者一起，把自己的全部时间和精力都交给了工作，用以换取科技事业发展的光明未来！

专家档案：赵耀华，现任北京工业大学建筑环境与设备工程系主任，北京工业大学节能减排研究所所长，曾任日本九州大学助教，东京大学特别研究员及九州工业大学副教授。2000年12月，入选中科院工程热物理研究所“百人计划”，任研究员及传热传质研究部部长。多年来，先后发表学术论文200余篇，专利50项，培养硕士40余名，博士10余名。