张克忠是我国著名化学工程学家、教育家,中国化工学会创始人之一,我国化学工程学奠基人。
张克忠,字子丹,1903年生在天津,原籍河北省静海县人。他的父亲因家境贫寒,投身直隶武备学堂,一面习武备,一面挣粮饷养家糊口。小克忠出生才二个月,父亲就病逝了,他的母亲携孤儿居住在外祖父家。小克忠的外祖父以教书为生,家境清寒,母亲有时不得不做工,含辛茹苦地抚养儿子。克忠12岁毕业于天津模范小学(今南开区中营小学),随之又考入南开中学。他的天资与勤奋,引起了酷爱人才的张伯苓校长和教师们的关 注与器重,张克忠学行优良,但因家庭经济困难, 交不起 学费,买不起书籍,几次要辍学。张伯苓校长准予他免费就读,又鉴于他的数学成绩优良,每当寒暑假学校举办数学补习班时,便破格特许张克忠教课,挣得讲课费来补贴学业。克忠中学毕业后,原想升入南开大学,但因南开大学还在草创阶段,数理科还不具备招生条件,只得投考唐山交通大学。1923年,南开大学迁入八里台新校舍后,张克忠离开唐山交大,重新考入南开大学最早的文理混合班。 南洋烟草公司董事长简氏兄弟(左:简照南、右:简玉阶)这一年,南洋兄弟烟草公司董事长、华侨简氏兄弟,为祖国培养人才,在全国范围内招考大学毕业生资助赴美留学深造。各地大学纷纷推荐成绩优秀的毕业生应考,但当时南开大学仅有一年级,尚无毕业生。张伯苓校长亲自出面向简氏基金招考机构推荐张克忠,使他获准到上海参加考试。在众多的考生中,克忠年龄最小,学历最浅,考试结果却名列第一。1923年,张克忠得简氏资助赴美国留学。抵美后,他考取了美国著名的学府——麻省理工学院,攻读化学工程学。那时,化学工程学在美国也是一门新兴的学科,麻省理工学院著名教授路易士博士被公认为这个学科的权威。路易士博士看到了张克忠不仅有扎实的数理化基础,英文的听说读写的能力也很强,亲自担任了他的导师。在麻省理工学院优越的学习环境中,在路易士博士的精心指导下,张克忠出色完成了五年学业,以惊人速度学完一般需8~9年才能完成的从大学本科到博士生所有课程和实验,并且提出具有创建性的“扩散原理”的研究。最后以《扩散原理》为题,写出了一部科学著作,作为他的博士论文。当时,美国的化工学界认为“扩散原理”在科学上属于重大创见,特别是将此原理用之于指导化学、化工的科研与实践,意义就更为重要。美国科学界将“扩散原理”定名为“张氏扩散原理”,张克忠在美国名噪一时。1928年,麻省理工学院授予张克忠化学工程科学博士学位,为该院获得此殊荣的第一个中国人,并且出版了他所著的《扩散原理》一书。国际科学界公开承认“张氏扩散原理”。 导师路易斯教授征得麻省理工学院的同意要把张克忠留下,但是张克忠毅然要回到母校——南开大学。他向张伯苓校长提出创建应用化学研究所与化学工程系的具体方案,张校长完全赞同张克忠提出的“教学与科研并举的方针”。1932年,南开大学还没有工学院,应当隶属于工学院的化工系当时尚在筹建中,而应用化学研究所作为理学院的一个组成部分先行创建。为什么要创建这样一个研究所?原因可能是多方面的。《南开大学应用化学研究所章程》中说:“本所目的,在研究我国工商业实际上之问题,利用南开大学之设备,辅助我国工商界改善其出口之质量,颇收学校与社会合作之实效。”张克忠强调应化所进行的研究课题并非取自书本用之“象牙塔”,而是直接接受各工厂的委托搞技术攻关,解决实际问题。今天,我们常说“要把科学技术尽快转化为生产力”,当时应化所所采取的科研与生产直接对接的方式无疑是最快的转化方式了。校长张伯苓与张克忠在给研究所订名时特别强调“应用”二字,在“化学研究所”名称上冠以“应用”二字,并提出要赚钱,“以所养所”。 “南开大学应用化学研究所”牌子很响亮,张克忠担任所长也颇有号召力,在麻省理工学院获得博士学位的张洪沅不食诺言,放弃了中央大学的聘请,前来研究所担任副所长兼研究部主任。研究所的科研工作人员的队伍,一直保持着少而精的特色。全所人员最多的时候,不过15人。而著名化学家、理学院院长邱宗岳教授和著名的化学家杨石先教授也在15人之中,他们的工作重点是指导科研,所以全所实际工作人员只有13人。应用化学研究所实验室平面图(源自《南开大学应用化学研究所报告书》第二卷)草创时期的应用化学研究所,它的简陋设施是现在的人无法想象的。所址设立在东柏树村教职员宿舍锅炉房附近,只有几间低矮陈旧的小平房,开辟了三间专题研究室,一间普通研究室。一间分析实验室,两间化工实验室和一间图书资料室,一间天平室。各屋里有几张式样各异的旧桌子,几条长板凳。分析天平就放在了一张旧长桌上。著名化工学家、教授张建侯、伉铁儁等,都曾经在这张桌子上做过很长时间的分析。伴随着科研的深入与委托业务的增加,研究所人员不断增多,设备不断扩充。旧址实在不敷应用,经学校当局批准,迁入了南开大学思源堂。在其三楼将一间大教室辟为试验室,作为研究所的“所部”。研究所的原址,即东柏树村的小平房,一部分改成了工厂——南开化学工厂,另一部分就充当了工厂的试验室和管理机构办公室。还增建了一些简陋的厂房,请来了鲍觉成等人充实化验工作,还吸收化学系学生开展半工半读。研究所上自所长张克忠、下至研究员、助理研究员,都肩负教学与科研任务,这是大学所设研究机构与独立的科研单位的不同之点。除此之外,由于研究所经济条件所限,加之许多科研,生产设备都不易购置,所以根据需要,工作人员还必须自己担负设计制造化工设备及简易仪器的工作,又先后设计安装了精馏塔、双效真空蒸发器、压延设备、连续过滤机等。研究解决工业生产中的现实问题,面向社会,是应用化学研究所办所的主旨之一,在这方面做了大量的工作。如接受王桢祥桅灯厂委托,制造了手电灯反光镜;接受达仁堂委托为蜜(黏合剂)的脱嗅;接受范永和号委托对茶油的硬化进行研究;接受孙恩吉铁工厂委托的自行车链发蓝的项目;接受《大公报》委托的印报铅字合金的研究及另一报社委托的制版胶的研制;还有天津公兴制蛋厂委托的改进制蛋品质量的研究等。因为接受委托的业务影响很大,所以除天津市以外,许多兄弟地区也远道来求,如包头电气面粉厂委托解决了锅炉水软化问题;昆明草帽厂委托研究的草帽辫漂白、加硬项目,都一一收到成效。这些课题的解决,有利于民用轻工产品的生产和质量的提高。接受委托,也可以说是一种带有服务性质的科研业务。服务则必须做到“服务到家”,所以研究所也常把委托单位的技术业务人员请到所里来,手把手地把技术教给有关人员,直到教会为止。因此对于一些工厂企业来说,研究所在推广新技术上,起到了“雪里送炭”,“传授到家”的作用,深受委托单位的欢迎与赞许。 《南开大学应用化学研究所报告书》1933—1937年,每年一卷,作为对当年工作的总结
1933年6月,该所接受天津利中硫酸厂的设计、建设和投产任务。1934年5月试车成功,运转良好,年产3万吨硫酸,但总耗资仅13万元。建厂前厂方曾想由外商承包,费用25万元,还需另付外籍工程师和焊工生活费,相比节约投资十余万元。硫酸厂的建成大长了中国化工科技人员的志气,获得了巨大的经济和社会效益。在1934年应化所报告中记录了这件事并得出结论:“中国问题可由国人自行解决”,“中国工程师未必不如外人也”。继利中酸厂之后,应用化学研究所又设计了每天轧棉籽五万斤的思勤油厂,作了工程技术上的建议,使研究所在化学工程方面的科研又有所开展。为了把科研成果放到生产实践中去进行考验,并且通过生产实践,进一步提高研究人员的水平,更好地培养人才,使化工系的学生能更多地受到实际的锻炼,同时也为弥补研究所的经费不足,1934年筹建了“南开化学工业社”。经营两年后,于1936年改建为研究所的试验工厂。生产的产品有硬脂酸、油酸、甘油、钾皂,酒精、黄铅粉、红铅粉等品种。除酒精自用一部分之外,其它产品全部外销。为使产品销售对路,采取了“以销定产”的办法,硬脂酸、甘油售给范永和号,黄红铅粉售给永明油漆厂,钾皂售给仁立毛织厂……。查阅当年的应用化学研究所报告书,从1932年到1936年的五年中,接受分析化验样品约有323个,有的还对原有分析方法作了改进,如锰矿石中锰含量的分析。试制产品有金属磨光皂、油墨、复写纸等,自行研制成功的有酒精、硬脂酸、油酸等。这些虽然都是轻工业小商品,但对解决市场需要,抵制洋货起了举足轻重的作用。 应化所也非常注意农产品的加工利用和生物化工的开发。张克忠认为,这是我国工农业发展的方向,研究的课题有棉籽蛋白的提取,棉籽皮的利用,棉籽油的加氢硬化和转化为汽油,棉籽油下脚料的干馏等。成效最显著者为利用高粱发酵制酒精,成品率高,方法是发酵前先高压蒸煮高粱,并改良酵母与酒霉的培养方法,以充分利用高粱内淀粉。1944年,美国某大酒精厂采用此法,获得极大成功。在张克忠精心经营管理和张伯苓校长的大力支持下,应化所取得了卓越成果,蜚声国内,是南开大学办学的一大特色。应用化学研究所取得了“一举多得”的成效,首先是面向社会,为生产服务;其次是结合生产开展了科研,又为化学系学生提供了实习场所,培养、锻炼了师生的实践能力。工厂一个接一个委托应化所解决生产中的难题, 张克忠可谓“买卖兴隆”,应化所赚了钱,用于扩充设备和加强科研。张克忠实践了“以所养所”的诺言,手头桔据的张伯苓校长也微笑了。1931年8月,化工系正式成立,招收首届新生。在张克忠倡议下,南开大学、浙江大学化工系的教授们决定自编化工学教材。张克忠与浙江大学化工系教授苏元复、赵镛声负责工业化工的教材编撰;张洪沅教授与谢明山教授合编化学工程方面的教材。张克忠很重视学术上的国际交流,积极争取使中国的这门新兴学科进入国际科学的行列。从1928年到1937年的10年中,他自己或与别人合作,撰写了许多论文。为了进行国际学术交流,论文大都用英文写成。仅在美国化学会印行的《化学文摘》上,就查到十五、六篇。张克忠是中国化学工程学会创始人之一。张克忠和中国化学工程学会的同仁创办的《化学工程》杂志于1934年起在天津出版,他担任经理、编辑。文章用英文发表。每年4期,为1卷。这是我国第一本向国内外公开发行的化工类高水平学术刊物,颇受化工界同行重视。十年春秋寒暑,张克忠将南开大学工学院,特别是应用化学研究所和化学工程学系办得初具规模,完全能与当时国内其它知名大学工学院相媲美。不幸的是,1937年7月28日,南开园遭到侵华日军的猛烈炮击,南开大学毁于侵略者的炮火之中,应用化学研究所与化工系也未能逃脱这场“七·二八”浩劫。