找到自己的热爱,剩下的交给时间

2022-05-18 08:16邢晓凤
留学 2022年8期
关键词:乔羽厦门大学电化学

邢晓凤

厦门的冬天,繁花簇簇,雨润如酥,颇有几分“秋尽江南草未凋”的况味。厦门大学化学化工学院教授乔羽走在校园里,这是他来到厦门感受的第一个冬天,“润而不寒”的舒适感,让他愈加热爱这个城市以及他所从事的工作。作为一个科研工作者,他常常埋头于正负极间,任思维在“+”“-”间跳跃。他认为,科研犹如行走于一片幽深的森林,有荆棘、有迷雾,也有阳光。越往前走,行人越少。然而林深时见鹿,突然的惊喜,会不期然地突破心防。乔羽享受这份做科研的感觉。

生命需要快乐的尝试

“二次电池虽然不能自己产生电能,但可以储存携带能量,减小人们对石油、煤等不可再生资源的依赖性。”这是采访时乔羽对自己研究领域的开场白,二次电池犹如一块独具魅力的“能量魔方”,吸引着乔羽去不断探索。这,或许要追溯到他的童年时 代。

小时候,乔羽跟着在一家汽车公司负责图纸管理的妈妈去上班。他乖乖地坐在一边,看着妈妈像陀螺一样忙个不停:把电脑里的数据导出来,打印在一张宽大的白图上,再按照要求裁成不同的尺寸,用氨水过成蓝图……那是乔羽最早接触的化学反应,神奇而奥妙。妈妈的工作对精准度要求很高,每一个尺寸都不能有一丝一毫的偏差。“质量的保障靠每一个细节成就。”妈妈严谨的工作态度,潜移默化地影响着乔羽。“不一定非要天赋异禀才能成才,在求知的路上,坚持、自律、好奇心缺一不可。其实我的记忆力不算太好,‘好记性不如烂笔头,看到知识要点,及时记录很重要,看文献、做实验,我会把有用的信息和能想到的外延结合自己的思考一并记录。直觉思维很重要,灵光一闪的想法,不及时记下来,转瞬就会忘,而很多奇思妙想恰恰隐藏在这样的瞬间里。”乔羽表示。

2007年,乔羽考入国内一所知名大学,一年后因为对专业感到迷茫,他选择退学重新备战高考。2009年,乔羽考入中国科学技术大学材料化学专业。他说:“兴趣是最好的催化剂,没有兴趣,很难与从事的职业发生化学反应。兴趣相当于时间产出,人们更愿意把时间用在感兴趣的事情上。同时时间管理非常重要,需要严格的自律,制订计划,严格执行,快乐地去尝试。成功就是时间的累积。我比较喜欢做化学实验,包括一些材料的合成、制备、电化学的表征。大二时我就进了实验室。导师比较重视我的课题,给了我很多鼓励与鞭策,引领我走上能源材料化学和锂离子电池研发这条路。”2013年,乔羽去日本北海道大学读硕士,之后进入日本筑波大学读博士,博士毕业后在日本国立产业技术综合研究院(AIST)从事博士后研究工作,进行二次电池相关的机理研究和新材料体系研发。求学期间,乔羽在Nature Energy《自然-能源》,Nature Catalysis《自然-催化》,Joule《焦耳》等国际顶级学术刊物上发表学术论文40余篇。

当七年的留学生涯落下帷幕,乔羽决定回国,导师周豪慎教授谆谆教导他:“在国内要认真地做科研,尤其是材料科学和能源化学领域,需要啃硬骨头,做深做透,千万不要浮于表面。”

创新需要试错和穷举

2021年4月,乔羽加入厦门大学化学化工学院和福建省能源材料科学与技术创新实验室(嘉庚实验室)。研究方向主要集中于二次电池相关新型储能体系开发和二次电池相关电化学原位谱学表征。在厦门大学,他开始组建二次电池技术与表征课题组。另外,学校给予他招收硕士生、博士生的资格,他很快进入导师角色,带着10名硕士生和2名博士生进入课题组。这支年轻的队伍充满着蓬勃的生机。乔羽只比学生大几岁,因为年纪相仿,学生们和他交流起来特别顺畅。他学识渊博,思维活跃,颇得学生的爱戴。

丰厚的文化积淀与广博的知识储备,在乔羽身上已成为一种力量,吸引着他身边的人。他表示,“创造的前一步是学习,后一步才是把学到的知识进行创新。知识的积累是成功的燃料,为事业提供足够的能量。中小学阶段就是积累时期,需要大量的知识储备。做科研就是站在巨人的肩膀上,在先辈科学家所做的学术积累上前进。如果本身知识积累不够,即便是站在巨人的肩膀上,也领略不到远方的风景。”

乔羽有着深深的忧患意识,中国作为一个发展中国家,亟须科研创新,现在国内的科研技术,比如芯片核心技术,包括一些化工原材料、电池中的核心部件的产出过程,还是依靠国外先进技术。核心技术是国之重器,中国迫切需要加快实现关键核心技术的突破,实现自主可控。不突破,就会被“卡脖子”。科研要攻坚突破,必须争分夺秒。他常常感叹时间不够用,因此把所有能用的时间都用在了科研上。

“科学上的创造是需要去试错的。但是试错需要‘沉没成本,错误会使整个团队的研究停止不前。科研就是一个简单的穷举过程,就是不断地去试错,多是以团队协作的模式运行。”乔羽举例道,100个硕士生去尝试1项新事物,每个人就改变0.01的变量,只要有1个人成功了,团队就成功了,其他99个人都不算失败。

“整体的创新,是可以不计沉没成本的。现在我们也应该有这样创新的试错环境,但是现实条件有所制约,如果一个导师带着三五个学生,试了三五年的错,结果没有任何产出,学生们就不能如期毕业,学生的压力会变得很大,同时研究成果的产出也直接影响社会的接受力。”乔羽表示。

科研呼唤试错空间,要给科研工作者宽松的土壤,让他们勇于试错、敢于试错。现在这个问题也得到了广泛的重视。在未来,这种现象一定会有所改观。这也是乔羽想要看到的。

努力建设世界顶尖的原位电化学表征研究范式

厦门大学是能源电化学基础研究的重镇,学风浓厚,“自强不息,止于至善”的校训和“求真求实、自由开放”的学风深深地吸引着乔羽,特别是田中群院士和孙世刚院士倡导的“敢为先,和为贵,重细节”的理念,更能够促进年轻的科学家向着自己的梦想和祖国需要的方向默默耕耘。乔羽感叹:“这样的土壤很难得!”他的科研抱负犹如一颗吸足了水分和能量的种子,亟须在一片肥沃的土壤里落地生根。来到厦门大学,乔羽被委以重任,主持国家自然科学基金项目,并参与科技部重点研发项目。

他非常珍惜这样的科研机会,“我的运气比较好,很幸运来到厦门大学”。轻描淡写的语气里是努力给予的底气。

乔羽对二次电池的前景非常看好,他坦言,二次电池也就是电化学储能,无论是手机等小型电子设备,还是电动汽车等动力电池装备,都离不开二次电池的发展。最近十年相关方向的发展,也正是因为二次电池的进展,才能够发展迅速。高容量、长循环、高安全性的二次电池研发迫在眉睫。作为高校,在电池研究领域有先天优势,应在基础研究层面上,巩固现有二次电池技术研究,同时尝试和研发新型电池技术。

谈到二次电池的应用,乔羽表示,二次电池,尤其是锂离子电池以质量轻、环保、循环寿命长等特点受到人们的青睐,如今已成为电动汽车部署的关键,但缺点是受温度影响比较大,在寒冷的冬天对续航里程有影响。乔羽解释,这是因为锂离子电池的负极材料石墨在中低温的情况下,本身容量受限。要优化现有的天然石墨这些负极材料,找一些新的材料去替换,但需要考虑成本。如果电池成本很高,消费者不愿意为此买单,这个产品就是失败的。这不是电池层面上的失败,而是应用层面、功能学上的失败。乔羽强调,这个问题10年内应该能够解 决。

科研之路,道阻且长,电化学世界的能量魔方,未知永远大于已知。乔羽期望能够建设超越西方科研团队的、针对二次电池和储能体系的原位电化学表征研究范式,为国内高比能、长循环二次电池的发展贡献力 量。

当然,乔羽的生活里不光有科研,亦有生活。他喜欢厦门这座城市,闲暇时出去走走,感受一下“一迳抱幽山,居然城市间”的惬意,让味蕾邂逅美食,或约上三五好友去打球,在运动中放空自己。他沉迷科研,也不拒生活的烟火气息,生命是蓬勃的,不拘一格的,这就是“90后”科研工作者身上的气息,沉静却不沉闷。三十而立,浪遏飛舟,时光一定不会辜负一个努力拼搏的人。

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