緊跟國家需求做科研
發(fā)布日期： 2022-12-09 供稿：人民日報
編輯：吳楠 審核：劉曉俏 閱讀次數(shù)：原文標(biāo)題：緊跟國家需求做科研
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人物簡介：
黃佳琦,，1984年出生,，2003年至2012年在清華大學(xué)化學(xué)工程系學(xué)習(xí),，獲得工學(xué)學(xué)士及博士學(xué)位,，2016年8月,，以預(yù)聘副教授加入北京理工大學(xué)“人才特區(qū)”前沿交叉科學(xué)研究院,，2019年晉升為長聘教授,，主要開展高比能電池能源化學(xué)研究,。
前不久，黃佳琦摘得第十七屆中國青年科技獎特別獎,。該獎項兩年頒布一次,，特別獎只授予10人。
隨著動力鋰電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,，目前商用鋰離子電池能量密度已經(jīng)接近理論極限,。為了在未來產(chǎn)業(yè)競爭中贏得先機，國際科學(xué)家正尋找有價值的下一代電池新體系,。得益于一批科研人員的努力,，在這條新賽道上，無論在基礎(chǔ)研究還是應(yīng)用探索上,，我國都走在世界前列,。黃佳琦就是其中的佼佼者。
破解鋰硫電池應(yīng)用關(guān)鍵瓶頸,，開展高質(zhì)量的原創(chuàng)工作
做高比能電池,，黃佳琦說自己恰逢其時。讀博士時，他研究碳納米材料,，還開發(fā)了超長碳納米管制備的新方法,，科研成績不俗。2011年,，博士階段的最后一年,，他萌生了一個強烈的念頭：將研究成果向應(yīng)用推進(jìn)一步。
那時,，學(xué)術(shù)界希望尋找到能量密度更高,、成本更低、使用壽命更長的新體系電池,，鋰硫電池被認(rèn)為是新體系電池重要發(fā)展方向之一,。
黃佳琦向記者解釋他最初的計劃：“硫絕緣，電極的導(dǎo)電性就差,，從電極材料基本性質(zhì)入手,，我想借助碳納米管優(yōu)異的導(dǎo)電性，打通鋰硫電池應(yīng)用的一個堵點,?！?/p>
鋰硫電池走向?qū)嵱茫瑑蓚€關(guān)鍵瓶頸擺在科研人員面前：正極動力學(xué)緩慢,，怎么解決,？負(fù)極界面不穩(wěn)定，如何應(yīng)對,？破題,，必須搞清楚鋰硫電池的反應(yīng)原理，從根子上著手,。
“就像只有熟悉了樹干,，才能了解一棵樹的全貌。處理導(dǎo)電性等問題,，不過是在樹枝上糾纏,。”帶著探索“樹干”的想法,，黃佳琦決定“追本溯源”——開展鋰硫電池能源化學(xué)基礎(chǔ)研究,。
挑戰(zhàn)接踵而至，由于是全新的電池體系,，國際上還缺乏完整的研究范式，從設(shè)計實驗方法,、測試方案再到分析數(shù)據(jù),，一切都從零起步。
一頭扎進(jìn)去近10年后，黃佳琦一步步接近答案：2016年,，從無到有,，提出了催化劑加速鋰硫電池反應(yīng)動力學(xué)新原理；2019年,，從有到優(yōu),，又提出鋰硫電池催化劑設(shè)計新方法。之后,，進(jìn)一步揭示了鋰硫電池金屬鋰負(fù)極固液界面不穩(wěn)定的機制,。
“科研、科研,、科研,。”這個詞,，黃佳琦重復(fù)了三次,。他說，自己的生活很簡單,，成天“泡”在實驗室,，不過時刻有科研新想法，日子過得充實又高興,，并不覺得累,。
憑借一系列出色研究，黃佳琦團隊獲得國際同行廣泛關(guān)注,，相關(guān)論文成為所在領(lǐng)域的重要文獻(xiàn),。30多歲，黃佳琦已躋身國際鋰電池研究領(lǐng)域知名學(xué)者之列,。
今年8月,，黃佳琦的工作——“鋰硫電池電催化原理與方法”獲得中國顆粒學(xué)會自然科學(xué)一等獎?！皩W(xué)界的肯定是該項工作階段性總結(jié)”,，他說，雖然還有很多工作要做,，但“自己準(zhǔn)備闖入新的無人區(qū)”,，開展高質(zhì)量的原創(chuàng)工作。
既當(dāng)專家又當(dāng)“工匠”,，國家需求是團隊快速成長的關(guān)鍵
黃佳琦說的新的“無人區(qū)”,，其中一個是完成鋰硫電池應(yīng)用驗證。
化學(xué)工程的研究,，講究“以大為美”,，這錘煉了黃佳琦對科研的“審美”：“如果往實用方向上推進(jìn)一步，工作便更完美?！?/p>
做出小電池樣品和設(shè)計出商用大電池,，雖然合成路徑相似，但實用化試制涉及工藝驗證,、參數(shù)調(diào)整等很瑣碎的工作,，令很多人望而卻步。
“做科研不是自娛自樂,?！迸c清華大學(xué)團隊合作，黃佳琦帶領(lǐng)團隊既當(dāng)專家又當(dāng)“工匠”,，一遍遍煅燒,、打磨、測試樣品,，關(guān)關(guān)難過關(guān)關(guān)過,，解決了鋰硫電池規(guī)模化生產(chǎn)的技術(shù),、工藝卡點,，為未來實用化打下了堅實的基礎(chǔ)。
黃佳琦是一個名副其實的“學(xué)霸”,。博士期間,，他摘得2011年度清華大學(xué)特等獎學(xué)金。獨立做科研后,，又帶領(lǐng)團隊接連攻克難題,。
“做科研有什么絕招？” 記者問他,。
“必須理解所研究的問題,，準(zhǔn)確判斷它的發(fā)展方向?！秉S佳琦回答,，科研其實是個笨功夫，自己也有進(jìn)展不順利的時候,，但因為基礎(chǔ)打得扎實,，讀的文獻(xiàn)多，知道這是一個真問題,?！罢J(rèn)準(zhǔn)大方向，看到了國家的需求,，我們就有信心克服前進(jìn)路上的困難,?！?/p>
當(dāng)前，新體系電池研究方興未艾,，黃佳琦步履不停。近些年,，著眼鋰電池未來5至10年的技術(shù)需求,，黃佳琦布局了多個前沿課題：鋰金屬電池、鋰電池高效快充,、智能傳感和安全儲能……他和團隊一次次引領(lǐng)前沿,，取得豐碩成果。
以鋰金屬電池為例,，由于負(fù)極比容量高等優(yōu)勢,，鋰金屬電池是下一代高比能電池的有力競爭者。針對鋰金屬電池工程化遇到的界面不穩(wěn)定,、存在安全隱患等痛點,，黃佳琦帶領(lǐng)團隊深入解析原理，解決應(yīng)用的“卡脖子”問題,。他指導(dǎo)博士生閆崇提出了鋰金屬固液界面反應(yīng)中的雙電層效應(yīng),，受到學(xué)界廣泛認(rèn)可，為構(gòu)建固液界面形成過程的完整鏈條提供了新視角,。
近年來,，黃佳琦迎來了收獲期。2018至2022年,，他連續(xù)5年入選科睿唯安全球高被引科學(xué)家,，其中2021至2022年同時在材料科學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域入選。
“我很幸運,，趕上科技創(chuàng)新的黃金年代,，契合著國家的需求，找到了自己的研究興趣,，充分施展了科研能力,。”回顧10年科研經(jīng)歷,，黃佳琦認(rèn)為,，我國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，是自己和團隊快速成長的關(guān)鍵,。
不同材料構(gòu)成的電池體系,，自然稟賦各不相同，適用的應(yīng)用領(lǐng)域千差萬別,。黃佳琦說,，雙碳目標(biāo)驅(qū)動下,，我國發(fā)展新能源技術(shù)更加迫切，團隊將緊跟國家需求,，找準(zhǔn)應(yīng)用場景,，力爭將積累的成果為生產(chǎn)生活服務(wù)。
學(xué)生成長成才,，是最高興的事情
在學(xué)生眼里,，黃佳琦既是老師，也是貼心的好兄長,。
得益于北京理工大學(xué)的資助政策,，2016年入職后，黃佳琦便快速組建起學(xué)術(shù)團隊,。許睿是他入職北京理工大學(xué)后帶的第一個碩士研究生,。黃佳琦向許睿介紹自己研究的課題前景，邀請他加入團隊,?！包S老師很親切，我們像同齡人一樣交流,，聊得很開心,。”許?；貞浥c老師初次見面的場景,。
跟著黃佳琦讀博士期間，許睿在金屬鋰電池領(lǐng)域取得了多項創(chuàng)新成果,。今年6月,，還獲得北京理工大學(xué)學(xué)生最高榮譽——徐特立獎學(xué)金，該獎項每年僅授予5名博士生,。
2018年,，許睿獨立完成了第一個研究工作，但在發(fā)表論文時卻并不順利,，連續(xù)被兩家學(xué)術(shù)期刊拒稿,。他正沮喪時，黃佳琦肯定了他研究的原創(chuàng)性,，認(rèn)為質(zhì)量非常高,。經(jīng)過不斷完善，論文發(fā)表后影響力很大,，5年內(nèi)被20多個國家的科研工作者引用400余次,，這極大增強了許睿的科研自信。
閆崇是黃佳琦第一位博士生,。2015年8月,，他在清華大學(xué)化學(xué)工程系訪學(xué),，原本計劃兩年后回河南師范大學(xué)工作?？粗兴目蒲袧摿?，黃佳琦鼓勵他到北京理工大學(xué)跟自己讀博。
在北京理工大學(xué),，閆崇的科研能力得到充分施展,，只用3年便拿到博士學(xué)位，比培養(yǎng)計劃提前1年,。之后，經(jīng)黃佳琦推薦,，到清華大學(xué)做博士后研究,，并入選國家博士后創(chuàng)新人才支持計劃。2021年至2022年,，閆崇連續(xù)兩年入選科睿唯安全球高被引科學(xué)家,，成為鋰電池研究領(lǐng)域的新星。
“看到學(xué)生成長成才,，是我教學(xué)科研工作中最高興的事情,。”黃佳琦表示,。
只要有出國交流的機會,，黃佳琦都會鼓勵學(xué)生申請，積累國際學(xué)術(shù)交流經(jīng)歷,。一次,，閆崇希望去瑞典參加一個為期兩個月的訪學(xué)。然而,，昂貴的機票讓他犯了難,。向老師說明顧慮后，黃佳琦二話沒說當(dāng)即表示給予支持,?！霸邳S老師心中，學(xué)生的成長永遠(yuǎn)是第一位的,?！?/p>
采訪中，黃佳琦提到自己的導(dǎo)師——清華大學(xué)魏飛教授對自己的影響,?！拔豪蠋熤С謱W(xué)生自由探索，只要學(xué)生把想干的事情想通了,，就給予我們?nèi)椭??！秉S佳琦說，帶學(xué)生,，自己傳承的是老師的理念,。
平等交流、相互幫助,，黃佳琦和學(xué)生一起成長,。剛到北京理工大學(xué)時，黃佳琦急需搭建自己的實驗室,，其中很多設(shè)備都是他和學(xué)生一件件挑選,、裝配起來的，“我們像一個白手起家的創(chuàng)業(yè)團隊,，是一個戰(zhàn)壕中的戰(zhàn)友,。”
這些年,，黃佳琦的團隊逐漸壯大,，已經(jīng)從兩三人發(fā)展到一支30多人的創(chuàng)新團隊。受北京理工大學(xué)“青年科學(xué)家工作室”項目的支持,，黃佳琦還正聯(lián)合具有交叉學(xué)科背景的青年團隊,，面向國家需求，不斷開展新的探索,。
放眼未來,，黃佳琦認(rèn)為，國家需求為新能源發(fā)展提供了強勁動力,。當(dāng)前,，國內(nèi)科研條件和生態(tài)正在迅速提升，人才自主培養(yǎng)質(zhì)量越來越高,，為青年人才的發(fā)展提供了更大舞臺,。
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