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燕山大学侯蓝田教授在红外研讨会上发言
2013年11月22日 来源:中国红外医学学会网

燕山大学侯蓝田教授:

   

我今天讲这个题目实际上是武汉会议的内容的继续,因为武汉会议当时由于时间关系,有一些我讲的不是很到位,也是南京会议的内容的一些补充,所以今天讲的一些内容还是关于能源问题,因为现在我们国家不断的开发新的能源,使用新的能源,节约新的能源,创造新的能源,但是不管你是怎么创造,是用自然资源来创造还是你科学资源在创造必须有一个新的东西。

    

我们思想是不是能达到真正创造新能源的状态,这是一个很重要,在武汉会议上当时我讲的学理课规律,实际上它不是一个简单的理论,它是通过多少年的经济市长的变化总结出来的理论,不管是市场的繁荣也好,兴盛也好,衰退也好,等等关键就是创新,因为如果你有了创新你的市场就有希望的,如果你没有创新你的市场就会销毁,所以我们对每个企业家大家都知道我们现在需要什么,更应该知道我们市场明天需要什么。但是特别需要的是企业家能不能引导市场需要。

    

有很多事情,很多事例都可以说明,如果一个企业家他能够引导市场,他就一定取得重大的胜利,如果他不能引导市场只能跟着别人走,别人怎么引导市场,你要跟着市场,符合市场的规律你就兴旺,不符合市场的规律你就不兴旺,所以关键就是如何来引导市场,但这是一个很难的创新思维。

    

我今天实际讲的这些内容有点离经叛道,今天我是本着2013年创造能量不易的精神,介绍我们能源的储备及开发的状况,并且急于在会上提出消费的转变和控制消费总量的方针,提出了大力发展红外加热为中心的多种设想。

    

另外讲一下我们现在所开发出的远红外医学方面的应用。

    

下面我就讲一讲这些内容。第一部分我就先讲一下辐射能源的思考,我们国家能源每年都在发现新的能源,比如说2013年,2013年又发现了很多石油,天然气储藏量,还有一些其他的储藏量,但是不管我们现在发现了多少能源,我们总的储备的能量只能是持平了,也就是说到了本世纪末我们这些能源基本上是枯竭了。

    

所以我们国家在2013年的能源会议上公布了我们每年消费的使用的能源的总量,比如说我们×发电量12.3亿千瓦,燃气用发电量1500亿千瓦,水电是2.49亿千瓦,风电是700万千瓦,核电是2273万千瓦,还有热点1000瓦,对于这些能源国家采取政策,就是一定要使用清洁能源来支持发展开山民生,要提高能源增加效率,尽可能使用清洁能源,这些能源包括太阳能,风能,地热能,水能,清能,垃圾利用能,新农业能源等等。

   

因此现在有的国家在做能源排查方面已经尽了很大的力,所以国家在2013年关于能源政策方面讲了很多,希望我们能够把能源做得很好。

    

第二点就关于能源要求的趋势来看,也就是说我们国家现在不管有多少能源,最后都需要转变成我们所能熟悉的和使用的是要转变成电能,转变成热能,转变成光能,等等。

    

这些能量在使用过程当中,根据使用能源的过程和经验,大家认定的最终辐射传递能量方式最佳途径,因为辐射的传递能量不需要载体,是直接让你从源头到使用的目标。

    

如何辐射能源的转化,达到最佳状态,要实现这样一个目标,必须明白两点,第一我们不但要重视怎么应用辐射能源,更重要的是我们要学会如何来生产红外技术和方法,达到效率高速。

    

有了这样的辐射能源,我上次在武汉会议讲了一下,我们产生热辐射,有多种方式,可以是加热载体,咱们很多红外加热器都是加热载体,气体放电化学反应以及对原子分子和电子的高能量都可以产生热辐射,这些热辐射可以是连续辐射,也可以是选择性辐射,他的波长也可以窄波长,也可以是宽波长,而这个波长的形式是多种多样的。我们现在所转移这些辐射大家真正使用的红外辐射他可以做到满足,也可以我们通过转移把他满足我们要求。同时我们还特别注意,如何选择热辐射形式和波长程度,这是一个实现节能的非常重要的一个技术要领,也是实现红外节能的重要保障。

    

在这里我应该说明一点,选使用辐射,怎么来选择辐射形式,比如说我举个例子,咱们大家都知道,如果做理疗的对人体你就不能使用水的波长,你说7.2微米,8.2微米,9.4微米,1.4微米,1.8微米,2.76微米等等。你如果使用这些波长对人进行理疗那等于烤干人一样,人气汗挥发的比较快,如果你要烤粮食,粮食的水分也是有很多的,但是如果烤的水分太多太干燥。

    

只有烤食品的时候这些东西要排除水分这个时候我们才真正用水的技术过程来进行加热,如何来选择对被加热吸收波长,如何选择被加热波长是加热排除物质还是加热基础这是一个非常重要的东西。

    

包括我们现在一些理疗辐射等等,在这点上我希望大家千万要注意,不能用太空以上的波长进行人体加热,因为这样的话对人体…因为人体是大气之上所形成的,如果你用大气之上太空用的波长加热对人损伤还是很大的。

    

要想达到红外理疗而且能提高产品的质量和增加效率,必须在很多细节上都能够应用红外加热这样的技术。同时我们要创造产生红外辐射加热技术的方法。

   

咱们常用的热辐射,也就是烤炉子烤火,火沿着辐射当中有50%是热辐射,另外50%是对流和传导辐射,各占50%,我们如何在烘烤面包这些东西来提高热辐射的作用,因为只有热辐射他才能直接从源头作用到被加热布局。

    

所以我下边以这个例子来说明一下。比如说咱们一般的对流加热,在对流加热的50%当中对流传导50%以热,如何使燃烧物质所产生的气体高温稳固让他更轻松,这样增加气和分子的碰撞来交换。这样你就可以带走很多火源当中的能量,同时也可以带走一些很多的辐射,也可以碰撞加热交给被加热误区。

    

第二个在热传导加热当中怎么提高辐射的能量的比例,在火源当中,实际上火源的温度一定要找到一个最高的位置来加热和物体接触。因为火本身就是一个很好的热导体,大量的气体分子都在这里和物体进行了碰撞和交换能量。

    

辐射是要求扩大增加面积,而这是要求火源集中使热量能够集中的传导给被加热的物质。

    

第三个就是我们提出多种能量转换方式来加热物质。

    

所以在我们黑体辐射的时候如何按工程最大区,工程最大区选择他的波长。并且要使他黑体辐射真正有用的波长对准你所要选择的波长上。第二个是关于选择红外加热,选择红外加热有多种,比如说金属芯放电都是一个选择方式,都是在短波在紫外和可见区发射能量非常好。

    

我曾经讲过这样一个,我们现在用选择性方式似乎并不满足咱们红外加热的局部吸收,但是选择性发射源在短波在紫外它的能量是非常高的。

    

它可以造成被加热的成份,我们在光谱分析的时候,如果一个光子计划从一个电子激发还不够,我就可以用几个电子联合,一个一个激发过程,就可以实现更高的激发。

    

在这里我们用短波的紫外和可见区高能量结合达到材料列举的能量要求,他就可以能够使你被加热排除那些废物,他的分子使一个大分子变成一个小分子,红外的地方就可以增加小分子的能量,就可以首先来破坏一些难排的高分子和大分子的分子量,使它变成容易产生的小分子,然后激发排出去。

    

所以跟大家讲我们用红外加热实际上不排除用紫外可见这样短波波长的配合着红外来进行加热。

    

葛世林(音)所长曾经搞高红外,他们还得过奖,高红外实际上就是用高温状态下来并没有真正的绝对吸收,它实际上是提高了辐射光子。咱们红外加热要同时结合其他帮着红外加热的一些方法实现组合的完成物质的凝固、固化,以及化学反应和气体蒸发等等。

    

第三个,这部分如何红外加热供源,我在武汉会议上曾经讲了,有几个转变,我们使电能如何转化为红外辐射,我们红外辐射能照射对加热物质如果转为吸收,我们吸收远红外,如何转化成真正有用的被加热物质使他排除物质之外,这三个转变都是能提高远红外效率,加热效率非常重要的手段。

    

但是当时我并没有讲如何把其他的能量转变为电能,我们当时在会议上我讲了,我说我们现在用的一个单一的可以把他展出来变成一个宽波长,这个宽波长如果我的光是净红外或者是紫外的,我可以让它变成能够覆盖大概1500纳米的这样长度,设置短波的一个微粒一直到三个微粒现在可以到六个微粒。把一个窄的波长变成一个宽的波长,同时我也讲了,我们用激光我们用特种光的办法来完成波长的转换,如果我这个激光波长你说是1.06,我如何把它转换成我所需要的波长。

    

在波长转换当中我就可以把激光的能量转换成我需要的能量,当时在会上我也讲过,同时我在武汉也讲过这样一个内容,一个紫外光阻的能量实际上等于几十个红外光的能量,如果我们能把一个紫外的光子能量变成几十个红外光子能量我们就极为大的提高红外加热的效果。

    

这种使短波的方式和其他波长的红外都转变成我们所需要的波长,这是一个很重要的一个创新思想。但是现在我们知道了,美国的坦服大学××他们已经研究了他们如何合的这种材料确实把太阳能把宽的波长压缩成窄的波长,把窄的波段的能量变成了他们所需要的光波长能量,那就是能够符合光电池的需要。

    

真正能把光电池微光电池电子激发到变成自由电子饱符状态,实际上这个能量只需要1100纳米就可以。而现在美国人他们是把太阳能通过压缩变成了能够满足吸收的过程。

    

我们现在太阳中国的能源关于这个光谱电池大家可能都知道,前一阶段释放很大的损失,而现在呢?国家非常重视,所以我在这里就讲我们的红外加热同样也可以实现把红外的能量把太阳能的能量都转变成我们所需要的加热的能量,如果是搞理疗的,那我们就可以把太阳能人体不能接受的波长把他转移,转移成人体能接受的波长。这样一来我们国家的能源就一下子提高很多倍,所以我今天在这里讲希望我们大家不要只是坚守,我们是要坚守我们的红外加热这样一个领域,但是我们不要使劲盯着我们过去那种远红外加热单一的红外波长加热,这个老传统,我们应该突破思想,能够创新,而这个创新的思想很可能是离奇古怪的。

    

我上次在武汉会议上我讲了,关于不少诺贝尔奖获得者都是在嘲笑当中获得奖励的。

    

印度一个科学家,他在英国当教师,他当时提出了太空当中有黑洞这些概念,当时英国的有名的科学家嘲笑他,嘲笑他说他简直是胡思乱想,后来他离开剑桥大学到美国去,结果40年后他的这样一个思想获得了诺贝尔奖。所以我想我们现在创新就把应该有一个新的概念,不是简单的胡思乱想,而是在我们原来的基础上,经过科学的分析经过科学的判断,而且敢于跨越我们现在这个时代,能够提出一些新的而且不要感到莫名其妙的这样的想法。所以这是我今天讲关于红外加热的设想。

    

一个我们要把红外加热通过多种加热形式多种能源形式相结合来进行,一个就是我们要如何来进行创新,当然不是说  大家一定要压缩太阳能,只是压缩太阳能是一种思想,有大量可以想出更多的办法来实现扩大我们红外加热的能源,使原来将三个转变变成四个转变,这样我们就真正不单为国家节约能源,而更重要的是我们为国家创造能源,这才是我们真正的存在的价值。

    

这是我讲的第一部分,第一部分这个补充是我武汉会议上我讲的内容的补充一下,也是南京会议内容我又扩展。这是第一部分讲完了

    

第二部分关于红外的一些新技术,在红外医学技术里面,我应该向大家介绍一下,我们实际上从1986年开始,我家的863材料,连续给我们863项支持,支持我20年,连续支持。我们当时是研究红外精准光纤,到研究利用折射率小于一的空芯建设光纤,发展到现在研究光谱光纤,我们研究这些光纤的每一步都是在世界的前沿,而且都取得了我们自己知识产权,所以在这里我要介绍一下我们现在光纤应用远红外医学上的新进展,在讲这个之前我还要说明一点,我说明这一点实际上也是希望大家包含。

    

这是原来我不知道,上次在全国电子学会上,当时让我做一个大会报道,我讲的是关于新的能源光纤传统光纤的和激光技术光纤问题,当时回来以后我看到了有的人告诉我说网上有关于你的介绍,后来他们告诉我就简单看一下,我在这里向大家道歉的两件事,一个就是关于我的介绍不是我写的,我根本不知道这是谁写的,其中上面写到我是红外学会理事长,这是胡说八道。咱们理事长是方院士。

    

还有一个我们远红外光纤的鉴定,两次鉴定都是对我们有了很多的评价。在网上这个评价里面把名字写错了,所以肯定不是我写的。我根本不是什么专家,所以这一点希望大家在看到网上写的时候不要相信。

    

我应该说明一点我们在特种光纤上确实作这些工作,可以也是国家的第一个863关于光子晶体国家给了我,关于光子晶体光纤第一个×项目国家也给了我,关于光子晶体光纤国家重点基金项目也给了我,所以在光子晶体光纤和特种光纤上我确实是做了一些工作,国家每一次几乎都是由我来主持。并且国家光纤学会编了一个光纤词汇让我来主持光子晶体方面的主持人。

    

我们关于光子晶体光纤和一些光纤确实做了很多,关于我那个评价只有这一点我应该跟大家说是真实的,因为到目前为止是唯一的,国内还没有超过我的,我们光子晶体光纤我们是第一次做出了空气光子,这是我下边要讲的。

    

这些东西我可以当仁不让,其他的那些根本不是我作,而且我也没有那个水平,我在这里跟大家说明一下。

    

下面我就说一说我们现在所做的光纤,如何应用到医学上,现在应用的非常好,是北京大学和我们联合使用我们光纤来做的这个项目,我现在要讲的就是我们这个光纤是由北京大学他们使用了红外光纤在很多医院都进行试用了。

    

我在这里说明一点,什么是光子晶体光纤?大家都知道,光子晶体光纤一般材料是电子的周期分布形成的,他可以形成光子,我们现在是从折射率材料做成了光子晶体,这种光子晶体由于不同折射率,所以他可以形成光子×,我们大家都知道光在空气当中是不能随便拐弯的,他只能是在一些建设当中。

    

如何能让光纤在空气当中自由传输,在这一点上实际上是没有,所以后来人们才发现了,把用不同折射率的材料做成光子晶体的状态,他就可以生成光子带隙,这个光子带隙就可以使有些个波长不能在材料当中传输,如果我在这个材料当中我做成了一个空洞,或者留出一个缺陷,不能传输的进行传输,根据这样一个原理所以做出了光子带隙光纤,这个光子带隙光纤也就是到目前为止世界上一个最重要的。因为我们现在已经做成了具有光子带隙效率光子,所以我们原来已经做成了,通过折射率小于一的建成了传输导线。如果我们再把这种光纤做成光子晶体光纤我们就可以把两种光纤的结构反射的作用和用光子晶体来反射的作用结合在一起形成一个新的光纤,这个新的光纤就可以反射我需要多少,又可以通过光子带隙来传输一些新的波长。

    

右边这个是光子带隙的光纤,这个光纤他就可以使一些光在空气中传输,这样就可以通过改变尺寸大小结构来进行小小的在空气当中传输,比如说我们在做这种光纤的时候非常困难,到目前为止能够做出这种光子带隙光纤也很少。原因就是由于这种光纤要求空气填充率非常高,这样才能满足光子带隙效应,使某些个波长不能在高层传输,只能在切线的空气中传输。

    

但是有一种光纤,如果你没有做到光纤带隙,我们做成了卡卡勾(音)光纤能够把有些波长不让在光子晶体高层传输,让他在空芯当中传输,但是有些波长不能完全这样,这种卡勾(音)光纤给人们提供了一个可以造成好的空芯光纤的可能性。

    

这样一个光纤通过北大他们实验,他就可以用这种光纤来测量人的正常值,测癌变组织,下面就是胃癌组织,不同的光谱状态。当你有这个之后他就可以进行人体的在体检查,现在有很多检查都是离体检查,这样做的结果使病人消耗能量危险也很大。我们现在做这种波和我们做ATR光纤也就是说界面全反射的这样一个光纤结合起来之后,用2-3分钟就可以完全确定他这个病症是什么状态了。

    

这是为了验证我们用ATR光纤所测量的病变,用离体组织的图片来进行对比,对比之后发现实际上我们这种再生结构和离体结构所测量的都是可以达到90%以上,是非常准确的。

    

所以就用新的方法,用变换光谱加上我们光体晶体光纤再加上ATR探头,这样创造出关于红外医学新的检测东西,在全国大概十几个医院都在使用,而且他们使用的效果都是非常好的。

    

这样的方法由于我们是在已经大概做了很长时间,大概使用了7年多,很多医院用他治好了很多病。所以在这里向大家介绍关于光子晶体光纤,他的新的应用在红外医学上,但是同时我在这里也说明一下,实际上我们在中医讲经络究竟是什么?我记得好象哪次在开会在一起讨论过,实际上用这种光纤的方法就可以帮助中医来进行人体经络的寻找,所以我想将来这个红外光纤它可以和红外医学除了我们手术方面的应用还可以跟其他方面一些应用,同时由于我们红外光纤非常柔软,容易弯曲,可以在配料当中释放五个要求,另外危险物品,爆炸物品或者气体有毒物品都可以通过这个光纤测量。这项技术会在全国得到很大的应用,也会在远红外医学方面工作的医学们提供诊断非常好的手段。

   

所以希望我们红外医学能够对很多方面也能够在应用方面提供帮助。谢谢大家。



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