科教兴伟业丨制冷与低温工程:在变与不变中寻求发展与突破

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说到“制冷”你能想到什么?夏天帮我们阻挡酷暑的空调?给我们带来消暑饮品的冰箱?是,又不全是。除了家用制冷产品,直接决定疫苗储运安全的闭环冷链以及生物细胞和组织低温保存的相关技术,直接关系空间站航天员“待机”时间和身体健康的航天冰箱,直接影响军用飞机停机状态下电子设备工作性能和使用寿命的地面空调车,都属于制冷低温产业链,而这些都和制冷与低温工程学科的建设发展密切相关。上海理工大学制冷与低温工程学科起源于建国初期,历经新中国工业建设的浪潮和产学研合作的洗礼,为我国制冷产业链的自主创新做出了突出贡献。

上海理工大学“制冷与低温工程”的源头可追溯至复兴路校区的国立上海高级机械职业学校(即“国立高机”,上海理工大学前身)。1956年,学校增设机械工厂热工装备专业,教授制冷、制氧方法,1959年该专业并入军工路校区。此后专业学科建设几经嬗变,发展成为“制冷设备及低温技术”专业,并拓展出低温生物医学这一新的学科增长点,进而发展成生物医学工程博士点;1990年后又向食品科学领域延伸,在制冷专业“食品冷冻冷藏”方向基础上申报获批“食品科学与工程”专业,后续也发展成为一级学科硕士点和博士点。制冷与低温工程面向国家建设和国民经济发展,在变化中追随科技前沿、服务国计民生,几经改革创新,始终与时俱进,成为学校紧密结合行业需求推进专业改造升级、学科交叉创新的“典范”。

新专业从无到有

培养制冷专门人才

1963年,一机部批准学校创办工业热工专业。1964年,学校成立工业热工教研室,当年即开始招收第一届工业热工专业本科生。1970年,一机部正式批准学校设置制冷专业,原工业热工专业的全部教师转入制冷专业。1972年5月,制冷专业首届30名“工农兵学员”入学。文革期间,制冷专业共招收了5届学生。1977年恢复高考后的首届制冷专业共招收本科生38名,至今已培养5000多名大学生。

1977级制冷专业本科生毕业合影

新的专业如何建设是当时面临的重大课题,服务行业是初衷,但起初建设路径并不清楚。学校通过组织教师下厂劳动、社会调查及向兄弟院校学习,确定了“扬长避短,面向行业”的专业建设思路。当时因受苏联影响,制冷行业流行“普冷”和“深冷”两种技术名称。普冷研究从环境温度到零下150℃领域的问题,低温则是研究从零下150℃到绝对零度(零下273.15℃)领域的问题。我校起初把专业建设的重点放在了量大面广的“普冷”领域,培养本科生学以致用的专业能力,毕业后的就业前景非常广阔。

80年代初师生进行制冷实验。在专业建设中,蒋能照老师在课程和教材建设、实验室建设、青年教师培养等方面倾注了大量心血,是学校制冷专业的创建者、奋斗者,也是专业发展的见证者。

开拓低温生物研究领域

获批国内首批博士点

专业建设要以特色立足。1978年,一机部召集相关高校召开对口专业会议,当时全国仅有3所高校办了制冷专业,为西安交通大学、华中工学院(现为华中科技大学)和上海机械学院(现为上海理工大学)。会上,首次摒弃了“深冷”的专业术语,把制冷本科专业全称确定为“制冷设备及低温技术”(简称“制冷”)。1983年,华泽钊从美国麻省理工学院(MIT)访学回国后,第二年就创办了低温生物工程研究室,组建了学科团队。1985年研究室便成功研制出从事低温生物学研究的关键设备“大型低温生物显微镜系统”。

上世纪80年代,制冷学科建设也快速发展。1978年,制冷专业开始招收研究生。1981年,经国务院学位委员会批准,学校成为全国首批研究生学位授予单位,制冷及低温工程专业获批硕士学位授予权。1986年,该专业又获批博士学位授予权,是全国首批“低温工程”学科3个博士点之一(另外两个博士点在上海交通大学和西安交通大学),华泽钊成为全国首批“低温工程”学科博士生导师。1988年6月17日,学校低温工程专业博士研究生王德荣在导师华泽钊、陈之航教授的指导下,通过了题为《慢速冷冻时三元溶液的固化过程及其对细胞损伤机理的探讨》的博士论文答辩,成为我国第一位低温工程专业博士。

陈之航(中)、华泽钊(左)

和王德荣(右)

向医工交叉延伸

向食品冷冻冷藏拓展

学校率先将制冷与临床医学相结合,开拓了“低温生物医学技术”研究方向,找寻到新的学科增长点。1988年,“大型低温显微镜”项目荣获上海市科技进步奖二等奖。1997年,《低温生物医学技术》教材荣获国家级教学成果二等奖。同年,“低温技术在生物医学中的应用”项目先后获得机械部科技进步一等奖和获国家自然科学奖四等奖(当年一、二等奖空缺)。

“低温生物医学技术”研究方向

获多项国家级奖励

低温工程在生物医学领域走出了新路,便开始寻求与各大医院的合作,让科研进入临床医学应用领域。瑞金医院是我校合作的第一家单位,双方在皮肤低温保存、脊髓细胞保存、低温移植研究中取得了一些进展,之后学校与上海新华医院、第一人民医院、胸科医院也进行了相关领域的临床研究合作。这些成功的临床案例陆续被《文汇报》《光明日报》等主流媒体报道。上世纪八九十年代,学校与各大医院紧密的科研合作关系,为我校近年来如火如荼开展的医工交叉工作打下了坚实的基础。

科学研究在服务民生中才能发挥最大效应,大城市快节奏的生活方式对食品冷冻冷藏技术提出了新需求。在学科发展上,华泽钊独具慧眼,不断拓宽专业范畴,继生物医学领域之后,又前瞻性地将制冷与低温工程引入“食品科学”领域,实现了学科建设的新跨越,创办了新的专业方向。1994年,经机械工业部批准,“制冷及低温工程”本科专业增加了“食品冷冻冷藏”特色招生方向,1995年开始招收第一届本科生。以这一特色方向为基础,学校成功申报“食品科学与工程”本科专业,并于1999年开始招生。2000年,“食品科学”二级硕士点获批,“食品冷冻冷藏”也成为硕士点特色方向之一。2018年,“食品科学与工程”获批一级博士点。

在服务行业产业中

不断增强学科实力

制冷学科十分重视制冷空调的应用技术研究与开发,与行业始终保持着密切联系。1977年4月,中国制冷学会成立,蒋能照老师当选学会第一届理事。1981年4月,上海制冷学会成立,韩鸿兴、缪道平老师当选学会第一届理事。此后,学校与制冷行业合作更为紧密,并开始开展国际化合作。1984年,学校与开利(香港)公司合作,在我校举办“吸收式制冷技术学术交流会”。1985年,学校与美国开利、香港开利、上海制冷学会联合举办“先进空调技术交流会”。之后,学校与开利集团签署多项重要科研合作项目。2008年,学校设立开利空调奖学金。

“先进空调技术交流会”在我校举办(1985)

(左起:华泽钊、蒋能照、叶振邦、缪道平、刘才清、殷国柱)

面对量大面广的制冷与空调行业,老师们坚持走产学研道路,使得人人有特色、个个有绝活。缪道平的活塞式压缩机、韩鸿兴的小型低温制冷机、叶振邦的离心式压缩机、卜啸华的螺杆式压缩机、周启瑾的制冷换热器、茅以惠的喷射制冷、余国和的吸收制冷、邬志敏的制冷检测实验室、吴兆林的特种制冷装备等在学界和行业界都响当当,呈现出制冷方法、系统、设备、工程应用、检测装备等特色鲜明、繁荣发展的局面。

学校从创建国内第一套“风管热平衡法空调器性能测试装置”以及建造小型制冷压缩机试验台开始,到研制全自动现代化的压缩机与空调器性能试验装置,发展至研制高精度的特殊制冷设备、军用飞机空调车等,近20年来承接了来自政府及行业的数百个大型课题。2005年,学校与海尔集团建立了校企联合研究机构,集团技术人员与张华教授团队紧密合作,2009年在复叠制冷方面获得上海市技术发明一等奖,2013年在低温冰箱方面获得国家科技进步二等奖,2017年在磁悬浮空调方面获得山东省科技进步一等奖,成为海尔产学研合作的样板。

我校与海尔集团合作的项目

荣获国家科技进步奖二等奖

持续提升的学科实力成为吸引知名企业纷至沓来的“金字招牌”,也是承载重大项目的坚实依托,项目的顺利完成又助推学科实力不断实现新突破。1994年制冷与低温工程学科获批机械部重点学科,2001年获批上海市教委重点学科,2005年获批上海市重点学科(第二期),2008年获批上海市重点学科(第三期),2012年后列入上海市一流学科和上海市高峰高原学科重要方向。2018年,学校入选上海市“高水平地方高校”建设试点单位,确立了“3151”的学科建设路径,制冷与低温工程所在的“动力工程及工程热物理”一级学科成为学校重点建设的五大一流学科之一,为学科实力再上台阶提供了更大平台。

制冷与低温工程研究所

老中青三代教师合影(2006)

鸣谢丨制冷与低温工程研究所

医疗器械与食品学院

采访整理丨翁佳

排版丨穆昊宇

责任编辑丨王博

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