85後博導尤雅:鎖定“鈉”些事兒
2021年02月08日05:31

原標題:85後博導尤雅:鎖定“鈉”些事兒

從美國回來一年多了,尤雅時常翻看導師古迪納夫為她修改的論文,導師逐句手寫勾畫。

美國得克薩斯州大學奧斯汀分校教授古迪納夫,54歲時開啟鋰離子電池研究,成為“鋰電池之父”,90歲之後,開始研究鈉離子電池,97歲獲得諾貝爾化學獎。

“導師馬上99歲了,仍然工作在科研一線。”85後女生尤雅從2012年讀博士期間開始研究鈉離子電池,如今是武漢理工大學材料學院博導。研究步入第10個年頭,她說,事業“才剛剛起步”。

鋰電池,對許多人來說並不陌生,1991年在日本實現商業化後,已被廣泛應用於全球電子產品及新能源汽車等領域。但鋰資源儲量有限,且70%分佈在南美洲,我國80%的鋰資源依賴進口。可否開發出一種新型材料電池,擺脫對鋰資源的依賴?

2010年,22歲的尤雅從山東大學材料學院本科畢業,來到中國科學院化學研究所深造,師從郭玉國研究員。在選擇研究方向時,尤雅注意到,鈉資源儲量豐富、分佈廣泛、成本低廉。在老師的鼓勵下,她將目光鎖定在了鈉離子電池的研發上。

在工作原理上,鈉離子電池與鋰電池基本相同:依靠鈉離子在正負極之間可逆脫出與嵌入,實現能量存儲與輸出。聽起來簡單,要想攻克其中的關鍵技術,並非易事。

正極、負極、電解質,是組成電池的三大核心材料,正極材料決定著電池的性能和成本。首先,怎樣找到便宜、性能又好的正極材料,亟待解決。

當時,國內有關鈉離子電池的研究剛剛起步,課題組里,也從來沒有人涉及過該領域。尤雅沒有被困難嚇倒,她整天泡在實驗室,與導師討論實驗方案,加班加點開展試驗,反複論證實驗結果,最終,開發出一類具有大的儲鈉空間的普魯士藍類正極材料,並首次提出了其“(準)零應變”特性。

在此基礎上,尤雅進一步展開系統研究,2015年獲得了博士學位。

彼時,在美國得克薩斯州大學奧斯汀分校材料研究所,關於新型二次電池的研究全球領先。這一年,尤雅來到美國,從事博士後研究。

初來乍到,她第一感覺“有點失望”。學校的實驗設施等硬件條件並不如國內的一些研究所,有的儀器數量有限,使用時需要排很久的隊。但很快,她就被實驗室開放的學術氛圍、導師的學術熱情折服了。

“導師很勤奮,與學生之間的溝通也非常順暢。”讓尤雅敬佩的是,古迪納夫每天清晨7點就到達辦公室,週末有時還會將工作帶回家。只要不是特別忙,他辦公室的大門永遠敞開,學生有疑問隨時可以來討論,即使是初階的問題也沒關係。他告訴學生,“Nobody knows everything(無人知曉所有事)”,並謙虛地表示,交流時自己也是在向同學們學習。

這也啟發了尤雅,要勤於思考,敢於探析與質疑,勇敢地去做有開創性的工作,在這個過程中,保持對學術的追求與熱情。

博士後期間,尤雅緻力於開發研究如何讓鈉離子電池具備更高能量的密度與更長的使用壽命。她不斷學習理論知識,提升實驗技能,提出了對電極材料體相和界面的雙重穩定機製,開發出在高壓4.5V下仍能穩定工作的電極材料,並在材料、化學等領域的國際高影響力學術雜誌上發表了多篇論文,獲得同行的肯定與廣泛引用。

科研之餘,尤雅結交了許多留學生朋友,領略了多樣的異國文化。但她發現,最好的朋友還是中國的同胞;大家喜歡的聚會與消磨時間的方式,依然與在國內時相同,最愛吃的食物是中國菜,最想念的是祖國的親人。“身處異國他鄉,內心還是缺乏歸屬感。”

2019年6月,武漢理工大學材料科學與工程國際化示範學院向她拋出了橄欖枝。尤雅沒有猶豫,選擇回國。

“只要年輕人願意幹、有衝勁想幹,學校就會盡其所能地支援,校園實驗用地已經很緊張了,還為我配備了一處約90平方米的實驗室。”實實在在、高效的行動讓尤雅倍感溫暖。學校還開通綠色通道,3天內幫她辦好入職手續;兩天后,辦公室也裝修完畢。

作為鋰離子電池的有益補充,未來,鈉離子電池有望在低速電動車、電網儲能等領域獲得應用,為我國的能源安全提供保障。“雖然經過10年發展,我國鈉離子電池研發水平已走在世界前列,在一些核心材料體繫上擁有獨立自主的知識產權,但在國際上,競爭仍十分激烈。”尤雅深感時間緊迫。

入職武漢理工大學後,尤雅迅速組建起了科研團隊,僅用兩個月時間,就搭建起一套完備的集材料合成製備、器件組裝表徵、性能測試於一體的實驗平台。隨後,她帶領團隊繼續致力於提升鈉離子電池綜合性能、使用壽命等方面的研究,並積極推進科研成果的轉化。

尤雅延續了在美國時加班加點的工作狀態,為了趕進度,工作到淩晨是常態。“可能我比較幸運,做的是自己喜歡的工作,這樣容易沉浸其中。”

與古迪納夫一樣,她也盡力去營造開放的交流氛圍。學生張麗曉記得,老師對實驗要求高標準的同時,總是鼓勵大家要善於找到領域內的“痛點”,科研是點滴積累、水滴石穿的過程,“鎖定了方向,就要持之以恒為之努力。”

中青報·中青網記者 朱娟娟 來源:中國青年報

2021年02月08日 01 版

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