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?，兩個關(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?！睅е剿鳌皹涓伞钡南敕?，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,?！边@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,。”
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)?；a(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,。“認(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?！被仡?0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,?！痹S睿回憶與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,。看中他的科研潛力,，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,?！秉S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,。“在黃老師心中,，學(xué)生的成長永遠(yuǎn)是第一位的,。”
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,。“魏老師支持學(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,?！?/p>
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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