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清華大學學術新秀張學強:我與鋰電池的故事

編者按:

「我的導師是張強,我叫張學強。和導師撞名,似乎也預示著我的學術之路是一種『緣分天註定』,更是一段『強強聯合』之旅。」2018年6月,站在清華大學學術新秀的分享台上,化工系碩士生張學強這樣介紹自己。從2016年秋入學起這一年半時間裡,他從鋰電池領域內「萌新一枚」到7篇SCI論文、影響因子60+,鋒芒初露。

為什麼說這是「強強聯合」之旅?不僅是名字里的「強」,更是努力追求的「更強」。

走「更強」的科研道路

談起當初選擇讀碩士的初衷,張學強這樣解釋道:「我其實是想給自己兩年試錯時間,萬一事實證明不適合做科研呢?」

這個「萬一」沒有發生,事實證明的是他愛上了這條科研之路。「學術理想遠大、科研視野寬、工作能力強,是不可多得的高水平研究生。」張學強的導師這樣形容自己的這位學生。

在導師的指導下,研二的張學強累計發表SCI論文10篇,其中以第一或共同第一作者身份在Angewandte Chemie International Edition等國際頂級學術期刊上發表SCI論文7篇,其中2篇入選ESI高被引論文,1篇入選ESI熱點論文,並受邀為 Journal of Energy Chemistry、Energy Storage Materials 等國際期刊審稿。

發現自己科研興趣的張學強決定安心地在科研道路上走下去,計劃參與碩轉博。在未來的職業規划上,張學強也有著清晰的定位——不管是去企業還是去高校,要「搞點研發」。張學強認為這也自己性格有關,他不屬於「想法很多」的那一種,「去哪都好,只要能夠好好乾」

▲張學強

傳奇課題組:

「我的榜樣是導師,偶像是師兄」

在化工系,張學強所在的課題組頗有些傳奇色彩。成立7年來,它共產生4位清華大學研究生學術新秀。今年在研究生畢業典禮上作為畢業生代表發言的唐城也是張強老師的學生。

在這個課題組裡,「學霸」似乎是一種沿襲,而這種沿襲的初始則是導師。張強老師本身也是2008年的清華研究生學術新秀獲得者。

張學強眼裡的導師是一個「很強」的人,「非常聰明、精力也充沛」。有時候他在凌晨一兩點收到導師的郵件,而在第二天清早又見到導師的身影準時出現在實驗室,開始一天的工作。

但張老師並非「push」型老師。「我們不打卡,他始終強調興趣才是最好的學習驅動方式。」然而組內的每個人卻都不敢懈怠。他坦白說,自己的工作時間在組內只能屬於「中游水平」。

獨學而無友,則孤陋寡聞矣。這一點對一些科研工作者而言感觸猶深--日常的生活圈幾乎都在實驗室,因而同組同學的交流也就尤為重要。

這樣的交流不僅僅是實驗室排解壓力的「小確幸」時光,也是偶爾能夠讓人靈關一現的「Aha Moment」。在一次與同學的交流中,張學強偶然間了解到電池中常用的LiPF6。這種鋰鹽很容易水解,對於電池很不利。而仔細調研後,他發現LiPF6水解產物中就含有大量他們需要的產物。「這真是踏破鐵鞋無覓處,得來全不費工夫。」這種瞬間打通任督二脈的感覺,讓他特別開心。

談到自己的同輩學術偶像,張學強提起了剛畢業的唐城。張學強笑道:「其實讓男生崇拜男生是一件不太容易的事情,但唐導是真的知識儲備量很大,對很多事物的觀點都很新奇。」

▲張學強參加中國化學會第31屆學術年會(右2)

在細節中打好「更強」的基本功:

兩個月組裝1000多隻電池

30天內閱讀200多篇文獻

張學強在本科時雖然也是化工專業,但是所研究領域和鋰電池絲毫不沾邊。剛進組的張學強是一張白紙,與鋰電池結緣後,開始了一段「萌新」的打怪升級之路。

但這並非一帆風順。剛開始時,張學強甚至無法分清各類電池。為了熟悉電池裝配、克服手抖問題,張學強在入組兩個月時間內,組裝了1000多隻電池,平均每天組裝20隻。因此他曾一度「霸佔」著實驗室的測試通道。在1000多次的練習後,他終於積累了大量實驗經驗,電池裝配成功率也越來越高。「在第一次自己動手裝配的8個電池中,只有一個成功活了下來。到最後一次性組裝了56個電池,只有兩個失敗。

張學強認為在這個過程中,他的收穫比預期多。「怎麼放、放多少東西、怎麼封口,這些都是小細節,但是卻決定了存活率。」

他將這段經歷描述為「打好基本功」。

初入組的時候,在導師的建議下,張學強嘗試以寫文獻綜述的方法來增加文獻閱讀量。那段時間,除了上課和實驗之外,張學強將全部精力都用在了如何寫好一篇綜述上。可能是由於過於專註,有時候在清晨四五點人還沒醒的時候,大腦就已進入工作狀態,開始構思文章的寫作。「醒來的第一件事就是抓緊記下自己剛剛『夢』到的內容。

就這樣,張學強在30天內,完成了200多篇文獻的閱讀,並撰寫出18頁英文綜述的初稿。功不唐捐,這篇綜述在出版之後18個月內,成為該期刊創刊以來引用量前30的文章,併入選ESI高被引和熱點文章。

張學強眼中的自己並不是「天賦型選手」,只是對自己所做的事情有篤定、有熱情、有信念。正如林語堂曾說的,「人生必有痴,而後有成。」

▲張學強在國際頂級學術期刊Angewandte Chemie International Edition上發表論文

懷「更強」的使命:

胸中有溝壑,眼裡存山河

做科研需要有一種使命感。張強老師在今年接受《人民日報》採訪時說:「我們趕上了國家重視科技創新、支持前沿技術研究的好時代,當前國家對能源的需求很大,能為國家需要的領域做點事情,我感到幸福。」

導師的影響是全方位的、潤物細無聲的。導師言傳身教的「科研使命感」,也影響著張學強。

全球化與城市化的背景下,能源的高效存儲和轉化方面的要求越來越高。在多種儲能系統中,鋰離子電池在全球市場中佔據了越來越高的份額。金屬鋰具有極高的理論比容量和最低的氧化還原電極電勢,因而成為了下一代高能量密度儲能電池(下一代固態鋰電池、鋰硫電池、鋰空電池等)最理想的負極材料。

今年5月,參加在深圳舉辦的全國鋰電池大會後,張學強更是真真切切感受到了中國製造業的崛起,它已經不是「原來的那種粗放的模式,而是有些高精尖的意味」。

現在,不少學理工科的同學都有向金融等方面轉行的願望,張學強也感受到來自周圍同學的躁動。然而對他而言,「錢很有吸引力,但自然奧秘更有魅力」。他想要提高電池的續航能力,想要解析電池內部的原理,為國內電池科研領域「更強」添磚加瓦。

「我們在電池循環穩定性的提升上取得了一些進展,雖然離實用化還很遠,但是科研本身就是這樣一點點的進步。」

番外生活小劇場

Q:有沒有特別喜歡的食堂菜?

A:說不出名字,一般用手指,對於菜名我只有「這個」和「那個」的差別。

Q:聽說你們山東人很能喝酒?

A:我可能是個假的山東人……

Q:平時閱讀哪類課外書籍?

A:喜歡看歷史類書籍,喜歡日本女作家鹽野七生的《羅馬人的故事》。

Q:喜歡看綜藝么?

A:我愛看running man。

Q:喜歡看電影么?

A:非常喜歡姜文的電影,比如《讓子彈飛》、《一步之遙》。

Q:有女朋友么?

A:沒有。

文字|圈圈

編輯|馬格

責編|王 C


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