谨严立身探学海 一泓清泉蕴热忱——记中国科学院院士、吉林大学博士生导师任露泉教授
作者:发展规划处 日期:2014-03-01 浏览数:2612

 

在科研领域,他勤于钻研、敢于创新,踏实肯干、求真务实,在农业机械、地面机械仿生理论与技术方面取得了巨大突破,具有国际领先地位;在人才培养方面,他组织建立了仿生研究基地,培养交叉学科人才;在待人处世方面,他坚持诚心待人,认真做事。
他就是中国科学院院士、吉林大学博士生导师任露泉教授。
创理论先河  居国际前沿
土壤粘附与阻力是地面机械领域长期致力于解决的重大技术难题。上世纪80年代初,任露泉受土壤动物迂黏不粘现象启示,提出脱附减阻仿生研究的思想。他先后带领10多个专业的研究人员,自制多种仪器装备,率先开展系统的土壤动物脱附减阻及其仿生研究,并逐步形成了集科学研究、技术开发、成果转化、人才培养和学科建设于一体的仿生研究基地,具有鲜明的交叉学科研究特色,在国内外产生了重要影响。在多年的科研与教学生涯中,任露泉时时处处体现出严谨诚信、求真务实、潜心钻研的学者风范,维护了科学的正气与尊严。
多年来,任露泉团队通过对6门10纲1万多只土壤动物的观测、分析和研究,提出与传统理念相悖的土壤动物非光滑脱附减阻、土壤动物柔性动态脱附减阻以及通过生物电的测试分析提出与传统分离电渗完全不同的生物表面整体电渗等新概念;揭示了土壤动物几何形体、爪趾构形、体表结构和分泌润滑的减粘机制。
研究团队对土壤动物体表研究发现,土壤动物体表普遍存在几何非光滑特征,即一定几何形状的结构单元随机地或规律地分布于体表某些部位。同一土壤动物体表不同部位呈现的几何非光滑形态各异,这与土壤动物对环境适应的生物进化过程,特别是与不同部位的触土方式有关。土壤动物非光滑体表与土壤相互作用可产生微振效应、水膜不连续效应和界面空气膜效应,不仅使粘附界面产生一定频率和振幅的微动,减少与土壤的接触面积和静接触时间,还使粘附界面的水膜呈不连续分布,使动物体表与土壤间产生局部空气膜,从而减小土壤与动物非光滑体表的粘附力和摩擦力。
研究团队对生物柔性的动态分析和理论研究中还发现,许多生物体呈现出一维、二维和三维的多种柔形,使生物体本身的不同部分,可进行非线性大变形,并能在外力作用下恢复原形。生物柔层还会储流通流,造成土壤对柔性表面无法压实,降低负压,有效减少柔性表面的任一接触单元与土壤之间的连续接触时间,使粘附界面的粘附力减小;并通过柔性单元的相互揉动、移动、转动、振动和波动等,使与其粘结的土壤被脱离。生物柔性变形还会吸收一部分能量,使系统中用于粘附与摩擦的能量减少,从而减小柔性体表的滑动阻力
经过进一步的研究和思考,任露泉等人开始对土壤动物生物电展开研究,并发现运动着的体表部分受到土壤作用产生局部变形,引发出体表动作电位,相对于未运动体表部位呈负电位,正极与负极在同一表面。当体表多个部位受到刺激,就产生多处分布的负电位区。由于正负电位区距离短,电位差使靠近体表的水化阳离子向接触区流动,产生电渗现象,改善界面水润滑,从而降低界面水膜张力和黏滞力,使土壤粘附力和摩擦力减小。
基于上述原理,他建立了生物体表形态、构形、结构、生物电、生物润滑及生物柔性等多因素综合脱附减阻理论,形成系统的学术体系和交叉研究特色。
理论应用实际  创新融入生活
任露泉带领团队人员经过大胆的创新和缜密的研究,将理论应用于地面机械,建立了以形态仿生、柔性仿生、电渗仿生、构形仿生、润滑仿生和耦合仿生等为主要内容的地面机械脱附减阻仿生理论。通过对1000多个仿生非光滑平面推土板和100多个曲面推土板的试验和计算机模拟,证实仿生非光滑确有显著的脱附减阻功能。针对生产实际需求,结合触土部件结构特点和作业规律,他运用仿生理论发明了仿生非光滑、仿生柔性和仿生电渗等脱附减阻的设计方法、制造技术和测试技术,首次研制出具有自主知识产权的犁壁、镇压辊、深松铲、挖斗、铲斗及表面电渗落料斗等多种仿生触土部件。已应用于农业机械、工程机械、矿山机械、电力机械,取得了显著的经济效益和社会效益。
在地面机械脱附减阻仿生研究的基础上,他又带领团队对土中、陆上、水中和空中的千余种动物和300多种植物进行了深入研究,进一步发现了生物的自洁、耐磨、抗疲劳、降噪、隐身等多种新的功能特性,并系统地开展了相应的功能仿生研究及其仿生技术开发,将土壤介质的仿生研究拓展到非土壤介质。发明了仿生不粘炊具、仿生防粘模具、仿生减摩活塞、仿生抗疲劳制动毂、仿生耐磨轧辊和钻头等多种产品的仿生设计与制造技术,已初步形成适用于多个工程领域的新的仿生技术体系。自洁、耐磨、抗疲劳等仿生技术已在轻工、车辆、冶金、钻探等领域显示出明显成效与广阔应用前景。
居高声自远  硕果满园春
地面机械仿生脱附减阻现已成为国内外仿生研究的前沿与热点。比利时布鲁塞尔大学、日本京都大学、泰国亚洲理工大学、英国诺丁汉大学正跟踪研究任露泉科研团队的仿生成果。国内外至少16种学术刊物对此做了介绍和高度评价。
英国皇家学会会刊《Excellence in Science》载文称,“任露泉教授为中国仿生学研究开拓者之一”;著名杂志《Eureka》载文称,“土壤动物脱附减阻现象的发现,源自中国人探索蚯蚓和蜣螂等如何容易地在土壤中穿行的研究,是由中国吉林大学任露泉教授领导的研究团队开展的”;美国农业工程师学会前主席Chancellor在该学会的年会上介绍了任露泉在土壤动物爪趾角度、体表非光滑和柔性形态的减阻与摩擦的理论研究和技术应用的成果;中国地面机器系统分会前主席余群教授在《Journal of Terramechanics》中称,任露泉团队“所开展的减粘仿生机制的研究,开辟了降低地面机械触土部件粘附和摩擦的新途径”;国家自然科学基金委机械学科雷源忠研究员在《中国机械工程》中称,“任露泉深入研究了土壤动物表面脱粘特性及规律,首次发现并研究了蜣螂等动物的非光滑表面减阻脱附的特性,生物脱附和机械仿生是我国独具优势和特色的交叉研究领域”。
任露泉在国内外14个学术组织任重要职务,担任国际仿生工程学会(ISBE)常务副主席,亚洲农业工程学会(AAAE)副主席,国际地面车辆系统学会(ISTVS)中国国家代表,还兼任4种被SCI和EI收录的学术刊物的主编、副主编。他1995年被评为中国机械工业科技专家,1999年被评为国家级有突出贡献的中青年专家,在1998年到2008年间连续四届被评为吉林省省管优秀(高级)专家,2006年获中国农业机械发展贡献奖,2007年获得振兴东北老工业基地特殊贡献奖和全国五一劳动奖章。而满载荣誉的任露泉教授始终反思自己的不足,心系着祖国科技的发展,并在研究领域继续探索,希望完善地面机械仿生脱附减阻理论,并广泛应用于实践领域,从而达到利国利民的目的。
筑仿生研究基地  育交叉学科人才
任露泉主持创建国内工程仿生领域惟一的“地面机械仿生技术教育部重点实验室”、 国家“985工程”仿生科技创新平台、“工程仿生国家级国际科技合作基地”“工程仿生国家地方联合工程实验室”和“仿生科学与工程”博士点学科;创办国际性学术刊物《Journal of Bionic Engineering》,并担任主编,该刊已被SCI和EI收录,编委会由中、英、美、德、日等18个国家的53位知名仿生学者组成;带领15个国家的仿生学者联合发起并创建国际仿生工程学会,任学会常务副主席,该学会注册会员国家和地区37个,日常事务由设在吉林大学的秘书处专门管理。这些仿生研究机构、学科和刊物,已成为在国内外有重要影响的工程仿生研究基地和学术交流平台。
他现任国家“跃升计划”重大专项、国家“仪器开发”重大专项首席科学家,先后主持国家潜在油气资源勘探开发产学研用重大专项、国家重大基础研究“973”预研专项、国家自然科学基金重大国际合作和重点基金、国家“863”(括军工“863”)、国家科技攻关、国家科技成果重点推广、国家科技成果重点转化、国防科工委国防基础研究、科技部重大国际合作、欧盟第七框架协议、英国皇家学会中英合作等科研项目30余项。作为第一获奖人,获省部级以一等奖以上奖励12项,其中国家技术发明二等奖2项,国家教学成果二等奖2项,省部级一等奖8项;申报和授权中国、美国和欧盟发明专利50余项,转让和实施专利21项;出版著作4部,发表学术论文近400篇,其中被SCI、EI和ISTP收录300多篇。
任露泉教授是吉林大学农业机械化工程国家重点学科和仿生科学与工程博士点的学科带头人,多次参与国家相关学科战略研讨及规划编写,跨学科招收研究生,已培养博士(后)51人(外国留博士生1人),其中3人被评为教育部长江学者特聘教授,2人获国家杰出青年基金,1人获中国青年科技奖,4人被评为教育部跨(新)世纪优秀人才。对交叉学科人才的培养,鼓励学生勇于创新、乐于探索,对学校的研究生培养具有积极的借鉴意义。
志诚守诺定信念  真情实意显厚德
“老老实实做人,实实在在做事,认认真真做学问”,是他多年坚守的人生信条。无论在工作中,还是在生活中,任露泉始终真心实意待人、帮人、育人,受到广泛的钦佩与敬重。
关于做人,他无论对上级、下级,还是对同事、亲友,都在人格上体现人人平等,体现对他人的尊重。在与人相识、相知到相交的整个过程,他时时处处做到一个“诚”字,即坦诚相见,以诚相待。关于做事,他在任何场合不浮不虚,在任何时候都能坚持不懈,一步一脚印,一诺一千斤,时时处处做到一个“实”字,即踏踏实实做事,扎扎实实做成事。关于做学问,他将毕生追求的仿生研究作为人生志向,投入全部智慧与心血,时时处处做到一个“真”字,即有真心,投真情,下真功,动真章。做人、做事、做学问三者紧密结合,彰显他人生价值。1984年到1989年,任露泉教授团队针对生物非光滑问题做了大量基础实验,并开展了计算机模拟、数据分析和建模分析,但为慎重起见,没有发表过一篇仿生学方面的文章。直到1990年,整个团队一年就发表论文20多篇,足见他做人做事低调沉稳的风格。
任露泉对学生能做到耐心讲解、深究各科精华,交叉融合,及时提取出最新、最前沿的科技信息。鼓励研究生有独立思考意识,对希望解决的问题有着自己独到的看法。任露泉教授在多领域的成功突破推进了吉林大学在相关领域的探索,同时也使我国在地面机械仿生脱附减阻研究方面取得了重要的国际地位。
任露泉始终践行“真、善、美”的道德理念,自立自强、勤于创新,他不但在学术上有着非凡的成就,在人才培养方面也有着独特的见解。任教授用实践证明,态度对一个人做学问是十分重要的。在研究之路上,认真、肯干、踏实、执着,都是研究人员应具备的良好品质。在未来发展的广阔历程中,任教授对祖国、对学校的发展寄予了厚望,并希望在日后的研究中,能和更多科学家携手并进,为祖国科技发展作出更多的贡献。
                      
 

 

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