緊跟國(guó)家需求做科研
發(fā)布日期： 2022-12-09 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：緊跟國(guó)家需求做科研
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人物簡(jiǎn)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(zhǎng)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(guó)青年科技獎(jiǎng)特別獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)項(xiàng)兩年頒布一次,，特別獎(jiǎng)只授予10人,。
隨著動(dòng)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(lái)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中贏得先機(jī),，國(guó)際科學(xué)家正尋找有價(jià)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(wú)論在基礎(chǔ)研究還是應(yīng)用探索上，我國(guó)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(shuō)自己恰逢其時(shí)。讀博士時(shí),，他研究碳納米材料,，還開發(fā)了超長(zhǎng)碳納米管制備的新方法，科研成績(jī)不俗,。2011年,，博士階段的最后一年,，他萌生了一個(gè)強(qiáng)烈的念頭：將研究成果向應(yīng)用推進(jìn)一步。
那時(shí),，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(zhǎng)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(jì)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(gè)堵點(diǎn),?！?/p>
鋰硫電池走向?qū)嵱茫瑑蓚€(gè)關(guān)鍵瓶頸擺在科研人員面前：正極動(dòng)力學(xué)緩慢,，怎么解決,？負(fù)極界面不穩(wěn)定，如何應(yīng)對(duì),？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(wèn)題,，不過(guò)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(guó)際上還缺乏完整的研究范式,，從設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)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(wú)到有,，提出了催化劑加速鋰硫電池反應(yīng)動(dòng)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(jì)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(jī)制,。
“科研,、科研、科研,?！边@個(gè)詞，黃佳琦重復(fù)了三次,。他說(shuō),，自己的生活很簡(jiǎn)單，成天“泡”在實(shí)驗(yàn)室,，不過(guò)時(shí)刻有科研新想法,，日子過(guò)得充實(shí)又高興，并不覺(jué)得累,。
憑借一系列出色研究,，黃佳琦團(tuán)隊(duì)獲得國(guó)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(guó)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(guó)顆粒學(xué)會(huì)自然科學(xué)一等獎(jiǎng),。“學(xué)界的肯定是該項(xiàng)工作階段性總結(jié)”,，他說(shuō),，雖然還有很多工作要做，但“自己準(zhǔn)備闖入新的無(wú)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(guó)家需求是團(tuán)隊(duì)快速成長(zhǎng)的關(guān)鍵
黃佳琦說(shuō)的新的“無(wú)人區(qū)”,，其中一個(gè)是完成鋰硫電池應(yīng)用驗(yàn)證,。
化學(xué)工程的研究，講究“以大為美”,，這錘煉了黃佳琦對(duì)科研的“審美”：“如果往實(shí)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(jì)出商用大電池，雖然合成路徑相似，但實(shí)用化試制涉及工藝驗(yàn)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?shī)首詷?lè),?！迸c清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，黃佳琦帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)既當(dāng)專家又當(dāng)“工匠”,，一遍遍煅燒,、打磨、測(cè)試樣品,，關(guān)關(guān)難過(guò)關(guān)關(guān)過(guò),，解決了鋰硫電池規(guī)模化生產(chǎn)的技術(shù),、工藝卡點(diǎn),，為未來(lái)實(shí)用化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
黃佳琦是一個(gè)名副其實(shí)的“學(xué)霸”,。博士期間,，他摘得2011年度清華大學(xué)特等獎(jiǎng)學(xué)金。獨(dú)立做科研后,，又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)接連攻克難題,。
“做科研有什么絕招？” 記者問(wèn)他,。
“必須理解所研究的問(wèn)題,，準(zhǔn)確判斷它的發(fā)展方向?！秉S佳琦回答,，科研其實(shí)是個(gè)笨功夫，自己也有進(jìn)展不順利的時(shí)候,，但因?yàn)榛A(chǔ)打得扎實(shí),，讀的文獻(xiàn)多，知道這是一個(gè)真問(wèn)題,?！罢J(rèn)準(zhǔn)大方向，看到了國(guó)家的需求,，我們就有信心克服前進(jìn)路上的困難,。”
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(lái)5至10年的技術(shù)需求,，黃佳琦布局了多個(gè)前沿課題：鋰金屬電池,、鋰電池高效快充、智能傳感和安全儲(chǔ)能……他和團(tuán)隊(duì)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(shì),，鋰金屬電池是下一代高比能電池的有力競(jìng)爭(zhēng)者,。針對(duì)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(diǎn),，黃佳琦帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深入解析原理,，解決應(yīng)用的“卡脖子”問(wèn)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(guò)程的完整鏈條提供了新視角。
近年來(lái),，黃佳琦迎來(lái)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(shí)在材料科學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域入選,。
“我很幸運(yùn)，趕上科技創(chuàng)新的黃金年代,，契合著國(guó)家的需求,，找到了自己的研究興趣，充分施展了科研能力,?！被仡?0年科研經(jīng)歷，黃佳琦認(rèn)為,，我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求,，是自己和團(tuán)隊(duì)快速成長(zhǎng)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(wàn)別。黃佳琦說(shuō),，雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,，我國(guó)發(fā)展新能源技術(shù)更加迫切，團(tuán)隊(duì)將緊跟國(guó)家需求,，找準(zhǔn)應(yīng)用場(chǎng)景,，力爭(zhēng)將積累的成果為生產(chǎn)生活服務(wù),。
學(xué)生成長(zhǎng)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(zhǎng)。
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(tuán)隊(duì),。許睿是他入職北京理工大學(xué)后帶的第一個(gè)碩士研究生,。黃佳琦向許睿介紹自己研究的課題前景，邀請(qǐng)他加入團(tuán)隊(duì),?！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(chǎng)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(xiàng)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(yù)——徐特立獎(jiǎng)學(xué)金，該獎(jiǎng)項(xiàng)每年僅授予5名博士生,。
2018年,，許睿獨(dú)立完成了第一個(gè)研究工作,，但在發(fā)表論文時(shí)卻并不順利,，連續(xù)被兩家學(xué)術(shù)期刊拒稿,。他正沮喪時(shí)，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(guò)不斷完善,，論文發(fā)表后影響力很大,，5年內(nèi)被20多個(gè)國(guó)家的科研工作者引用400余次,，這極大增強(qiáng)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(jì)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(lì)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(jì)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(guó)家博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)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(zhǎng)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(guó)交流的機(jī)會(huì)，黃佳琦都會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生申請(qǐng),，積累國(guó)際學(xué)術(shù)交流經(jīng)歷,。一次,，閆崇希望去瑞典參加一個(gè)為期兩個(gè)月的訪學(xué)。然而,，昂貴的機(jī)票讓他犯了難,。向老師說(shuō)明顧慮后,，黃佳琦二話沒(méi)說(shuō)當(dāng)即表示給予支持,。“在黃老師心中,，學(xué)生的成長(zhǎng)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(duì)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(shuō)，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(zhǎng),。剛到北京理工大學(xué)時(shí)，黃佳琦急需搭建自己的實(shí)驗(yàn)室,，其中很多設(shè)備都是他和學(xué)生一件件挑選,、裝配起來(lái)的,，“我們像一個(gè)白手起家的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，是一個(gè)戰(zhàn)壕中的戰(zhàn)友,。”
這些年,，黃佳琦的團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì),。受北京理工大學(xué)“青年科學(xué)家工作室”項(xiàng)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(tuán)隊(duì),，面向國(guó)家需求,，不斷開展新的探索,。
放眼未來(lái)，黃佳琦認(rèn)為,，國(guó)家需求為新能源發(fā)展提供了強(qiáng)勁動(dòng)力。當(dāng)前,，國(guó)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(lái)越高,，為青年人才的發(fā)展提供了更大舞臺(tái),。
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