目標(biāo)導(dǎo)向，牽引基礎(chǔ)研究
發(fā)布日期： 2023-04-13 供稿：人民日?qǐng)?bào)
編輯：吳楠 審核：劉曉俏 閱讀次數(shù)：原文標(biāo)題：目標(biāo)導(dǎo)向，牽引基礎(chǔ)研究
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加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，是實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的迫切要求，是建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的必由之路。近年來(lái)，我國(guó)堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向和自由探索并舉布局基礎(chǔ)研究，取得了一批重大原創(chuàng)成果。
當(dāng)前，不論是攻克“卡脖子”難題，還是開(kāi)辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道、不斷塑造發(fā)展新動(dòng)能新優(yōu)勢(shì)，都更加需要將目標(biāo)導(dǎo)向和應(yīng)用牽引擺在更重要的位置，從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全面臨的實(shí)際問(wèn)題中凝練科學(xué)問(wèn)題。
目標(biāo)導(dǎo)向如何牽引基礎(chǔ)研究，與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用有什么關(guān)系，如何讓目標(biāo)導(dǎo)向基礎(chǔ)研究越做越好？記者走進(jìn)北京、大連、合肥等地的科研團(tuán)隊(duì)，在創(chuàng)新故事中探尋答案。
……
開(kāi)發(fā)新型材料，北京理工大學(xué)王博團(tuán)隊(duì)——
瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)
推進(jìn)基礎(chǔ)研究
去年10月，國(guó)際期刊《科學(xué)》刊發(fā)報(bào)道：北京理工大學(xué)王博教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的一種新型功能多孔材料，能夠大幅提高燃料電池功率密度，有望破解氫能規(guī)模利用的關(guān)鍵難題。
氫燃料電池功率上不去，源頭在燃料電池催化層氣固液三相界面中質(zhì)子導(dǎo)通受阻以及氣、水輸運(yùn)不暢。攻克這一應(yīng)用堵點(diǎn)，提高催化層的傳質(zhì)效率是突破口——這相當(dāng)于為化學(xué)反應(yīng)建設(shè)一條通暢的道路。
受制于材料，電化學(xué)反應(yīng)的“路”要么太窄，要么太堵，路況也不好。“卡在催化層，就像路修到了鎮(zhèn)上，卻因?yàn)榇謇镞€是山路、土路，車子開(kāi)不進(jìn)去。”王博說(shuō)，團(tuán)隊(duì)的工作就是要在“村”里修高速路。
功能多孔材料，特點(diǎn)是內(nèi)部有“孔”，就像納米尺度的蜂巢一樣，比表面積大。全部展開(kāi)，1克材料可以覆蓋一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。突破傳統(tǒng)材料束縛，王博團(tuán)隊(duì)首次構(gòu)筑燃料電池多孔離聚物。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，應(yīng)用于催化層，顯著降低氧氣傳質(zhì)阻力，使商業(yè)鉑碳催化劑的質(zhì)量活性和燃料電池的峰值功率密度均提高1.6倍。
產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)明確，其他科學(xué)家也在研究功能多孔材料，為什么王博團(tuán)隊(duì)能實(shí)現(xiàn)突破？
“這源于團(tuán)隊(duì)對(duì)材料的深刻理解。”王博聊起攻關(guān)歷程。近20年積累，在孔道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、客體分子與孔內(nèi)界面相互作用調(diào)控、孔內(nèi)物質(zhì)傳輸機(jī)制等方面，團(tuán)隊(duì)攻克了一系列關(guān)鍵問(wèn)題。
基礎(chǔ)研究扎得牢，應(yīng)用需求摸得清，團(tuán)隊(duì)才能夠針對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題設(shè)計(jì)并研制出想要的材料。像氫燃料電池一樣，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中的痛點(diǎn)，從基礎(chǔ)上找源頭、找答案，王博團(tuán)隊(duì)解決了不少問(wèn)題。比如，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的功能多孔材料已經(jīng)應(yīng)用到海水淡化、生物殺菌、氫氣純化等領(lǐng)域。
近年來(lái)，王博團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)“卡脖子”難題，開(kāi)拓功能多孔材料應(yīng)用。破解產(chǎn)業(yè)問(wèn)題，反過(guò)來(lái)也牽引基礎(chǔ)研究發(fā)展。“發(fā)現(xiàn)新用途后闡釋背后機(jī)理，或者為了特定用途開(kāi)發(fā)新材料，都推動(dòng)基礎(chǔ)研究向前。”在王博看來(lái)，“解決產(chǎn)業(yè)難題和推進(jìn)基礎(chǔ)研究，兩者相互促進(jìn)。”
“科研不是孤芳自賞，要解決真問(wèn)題。”王博認(rèn)為，目標(biāo)明確的基礎(chǔ)研究，是在強(qiáng)約束下做科學(xué)探索，“必須用新辦法突破魚(yú)與熊掌不可兼得的困境，而關(guān)鍵創(chuàng)新往往正是來(lái)自這樣需求具體、邊界清晰的問(wèn)題。”
探索基礎(chǔ)前沿，興趣驅(qū)動(dòng)力不可少；瞄準(zhǔn)特定目標(biāo)，個(gè)人又要為團(tuán)隊(duì)服務(wù)。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，王博團(tuán)隊(duì)走出了一條“特種兵”與“尖刀連”相結(jié)合的基礎(chǔ)研究組織模式。
“‘特種兵’長(zhǎng)期‘埋伏’在特定領(lǐng)域，錘煉自己的專長(zhǎng)，團(tuán)隊(duì)不干涉?zhèn)€人興趣。發(fā)現(xiàn)了重大需求，大家組織在一起就是‘尖刀連’，戰(zhàn)略上方向統(tǒng)一，戰(zhàn)術(shù)上各展所長(zhǎng)，形成一個(gè)‘形散神不散’的突擊隊(duì)。”王博解釋。
團(tuán)隊(duì)中，王璐專注于電催化研究，她既是該方向的“特種兵”，又是氫燃料電池科學(xué)攻關(guān)“尖刀連”的一員。如今，她正著力鉆研催化劑如何高效促進(jìn)氧氣變成水——這是氫燃料電池規(guī)模應(yīng)用中另一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。
服務(wù)國(guó)家重大需求和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，基礎(chǔ)研究需要“從0到1”的工作，也需要聚焦“四個(gè)面向”戰(zhàn)略要求。王博認(rèn)為，兩者并不矛盾。今天，面對(duì)重大科學(xué)問(wèn)題，多學(xué)科交叉融合攻關(guān)是大勢(shì)所趨。王博團(tuán)隊(duì)正與北京大學(xué)、清華大學(xué)、中科大等合作，協(xié)同在一些關(guān)鍵問(wèn)題上攻關(guān)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展筑牢基礎(chǔ)。
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