“较劲”在前 “坚持”在后
——记西北工业大学副教授王建淦

2016-10-21 02:24刘婉茹
科学中国人 2016年25期
关键词:西北工业大学锂离子电池

本刊记者 刘婉茹

“较劲”在前 “坚持”在后
——记西北工业大学副教授王建淦

本刊记者刘婉茹

专家简介:

王建淦,西北工业大学材料学院硕士生导师。2006获山东大学学士学位,2009年获北京航空航天大学硕士学位,2013年获清华大学博士学位,并于当年特聘评为西北工业大学副教授。主要从事新型纳米材料及能量存储与转换器件的研究。主持和参与过国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、陕西省科技创新团队等项目。迄今为止,在Progress in Materials Science、ACS Nano、Nano Energy等国际权威或专业学术期刊上发表SCI论文超过35篇,总影响因子超过160。其中,SCI一区收录22篇,ESI高被引论文4篇,h因子为15,拥有授权发明专利3项。先后多次在国际会议上做特邀报告或分会主席,担任多个国际期刊的通讯审稿人。

近年来,随着我国经济的快速发展,能源增长已不能满足国民经济发展的需求,能源短缺及由能源消费所带来的环境污染问题,使我国的可持续发展面临巨大挑战。发展清洁新能源,已是大势所趋。在新的发展时期,我国政府也在不断加大对清洁能源开发的投资力度。正是在这种需求下,王建淦立志要用专业之所长,为我国的能源环境建设做出力所能及的贡献。

在绿色能源发展中,开发安全高效的能源储存材料至关重要。而炙手可热的纳米材料,就是其中一员。它不仅能用于锂离子电池,用于超级电容器,还能用于制氢和储氢,用于燃料电池。而王建淦所从事的正是新型纳米材料及能量存储与转换器件方面的研究。一个“85后”,一个有点“较劲”的年轻人,一个刚过而立之年的青年科学家,在他的研究领域做出了哪些非凡成绩?就让记者带你一起走进本文的主人公——王建淦。

圆梦清华 成功“较劲”

从山东大学本科毕业后,王建淦来到了到北京航空航天大学攻读硕士。这期间,他在校长徐惠彬教授课题组做TiNi形状记忆合金功能材料研究,师从刘福顺教授,并获优秀硕士论文和优秀毕业生称号。硕士毕业的王建淦,当时还没有萌生做科研的念头。2009年3月,他进入西北有色金属研究院从事形状记忆合金相关研发与生产工作。但擅于思考的王建淦,为改善产品质量和生产效率,在工作中利用有限条件去做研究,并在此期间发表了2篇SCI论文,这在公司同事看来几乎是不可能的事,但王建淦做到了。

在单位1年多的时间里,王建淦所做的成绩有目共睹:扎根生产线摸索生产工艺,最终制定了一系列优化工艺,升级了整条生产线,提高了生产效率;利用冶金理论专业知识分析了合金冶炼过程中杂质元素形成过程,通过改变熔炼工艺降低了合金的杂质碳和氧含量,产品质量达到了国际领先水平,得到了客户的广泛认可;针对特殊用途,开发了系列新产品用于消防衣、电力自控等方面,扩大了产品的应用范围。这些出色的工作得到了单位同事的一致好评。

虽然只是一段短暂的工作经历,但对王建淦却有着别样的意义。因为在这里,他将专业所学发挥得淋漓尽致。王建淦向记者这样说道:“这段工作经历不仅锻炼了我的动手能力,更激发了我的钻研精神,让我喜欢从枯燥无味的生产工作中发现科学原理,让我明白了如何用科学理论去武装生产,让我找到了自己热爱的方向——做科研,将自己的人生目标定位为科研,正是从这个时候开始狠下决心要攻读博士。”王建淦又补充道,“现在回头一想,在当时做这样的决定,必须有强大的信心和决心做支持才行。因为如果考试失败,可能面临重新找工作。”

但喜欢“较劲”的王建淦,还是选择了考博。而且,一定要考上最好的学校——清华大学。心意已决,只顾远航。一边工作一边复习,仅用4个月的时间,王建淦最终在“9选1”的竞争中脱颖而出,成为了名副其实的“清华才子”。

在清华大学攻读博士期间,王建淦师从康飞宇教授,主要从事MnO2基纳米复合材料及其超级电容性能研究。这期间,他发表了11篇SCI学术论文,这对其他同学来说只能是望尘莫及。除此之外,他还获得了首届国家奖学金、连续两年获得一等奖学金;多次参加国际会议做口头报告,成为康老师课题组第一位用3年时间获得博士学位的学生,并获优秀博士论文。常言道,造就天才的不是天分,更多的是汗水。王建淦正是凭着自己的天分和勤奋,创造了一个又一个骄人成绩。

当然,这其中离不开导师们的教诲和影响。谈到自己的导师们,王建淦满怀敬意。是老师教他可以把科研当作一件轻松的事,学会减压;是老师教他如何把一个工作系统地做下去;是老师教他怎样把基础和应用更好的结合。王建淦说:“每一位导师,对我的影响都很大,我从他们身上学到了很多东西。”

创新在前 成果在后

或许是冥冥之中的缘分,2013年,王建淦为工作再次来到了到西北,来到了具有航空、航天、航海“三航”之称的西北工业大学。博士刚毕业,不到30岁的王建淦就被西北工业大学特聘为副教授,成为材料学院年轻的研究生导师。工作两年多以来,在专业上,他连续发表了4篇影响因子大于10的学术论文;在教学上,他分别获西北工业大学优秀青年教师“吴亚军”特等奖和华秦奖教金特等奖。这期间,他主持了国家自然科学基金项目,围绕锰氧化物开展了一系列研究。

锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命等优点,是电子产品和电动汽车等领域的明星器件,然而,目前商业使用的锂离子电池负极为石墨材料,其理论比容量只有372mAh/g,严重限制了锂离子电池的发展。为了提高锂离子电池的性能,开发高比容量的负极材料迫在眉睫。

王建淦向记者介绍道,过渡金属氧化物是一种极具前景的负极材料,其中锰氧化物(MnOx)具有高比容量、成本低廉、储量丰富等优点,但其极低的电子导电率和充放电过程造成的体积膨胀严重影响着电化学性能的发挥。不走寻常的路的王建淦,选择从一种新型的制备策略出发,最终取得了多项创新成果:基于锰氧化物发展了新型柔性锂离子电池其相关电极材料;发展了具有低成本、绿色环保、高功率密度和长循环寿命的全锰系锂离子电池。

该项目还发表了数十篇SCI学术论文,其中9篇为SCI一区文章,4篇影响因子超过10,申请国家发明专利4项。项目大大推动了新型锂离子电池的发展,使其具有广阔的应用前景。任何成功背后都有汗水的浇筑。从项目初期翻阅大量文献,到不断的反复试验,再到灵感的捕捉,这其中的长期“摸索”,恐怕只有王建淦自己最清楚。

经过两年多的发展,目前,王建淦带领的团队渐进稳定,已拥有10名左右的学生。在团队建设上,他也有着自己的理念,“看文献时思想自由奔放,做实验时谨慎小心;不做重复的事情,要有创新的思想和自己的idea。”在王建淦的团队中,每位学生都不会感到拘谨,因为他总是喜欢与学生自由讨论问题。他不断告诫自己的学生不要急于求成,“要善于从失败中汲取经验,充分将基础做扎实、实验做精良。”

选准目标和准确定位,是王建淦的科研风格。对于今后的计划,他也有着明确的方向。随着石墨烯的发现,二维材料受到了国内外广泛的重视,成为了研究的重点和热点,王建淦说团队将致力于发展新型二维材料及其复合材料,并将这类材料应用于能量存储与转换器件,提高器件的综合性能。柔性电子器件的兴起,使发展相应的高性能能量存储器件成为了当务之急,王建淦说团队将进一步开发具有优异电化学性能且具有高度拉伸或柔性特点的微型储能器件。当前的二次电池无法满足高能量密度和长循环寿命的要求,王建淦还将带领团队开发新型二次电池,比如高比能长寿命的锂硫电池或锂空电池、物美价廉的钠离子电池等。

2015年8月,王建淦以大会执行主席身份组织了一次大型国际会议“第13届中日韩碳材料大会”。2016年3月,王建淦受邀在新加坡第2届世界智能材料大会上作分会主席并做特邀报告。王建淦说:“我喜欢‘较劲’这个词,因为较劲的本质是寻找解决问题的方法。跟自己较劲,较劲就是坚持,直至问题的解决;跟别人较劲,较劲就是向优秀的人学习,但不甘人后。”他是这样说的,也是这样做的。

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