「碳」究者楊全紅：給鋰電池來場大瘦身

「科研有時很簡單,並不像大家想像得那麼高深。科學家要做的往往是從日常生活中發現真正的學術問題,『捅破那層窗戶紙』,從而打開一扇窗,望見更遠的風景。」

四月芳菲,校園裡的海棠爭相盛開,天津大學化工學院教授、國家傑出青年科學基金獲得者楊全紅的科研事業也如鮮花一樣,迎來了綻放。

2018年3月,楊全紅在實驗室指導學生驗證實驗數據。天津大學供圖

最近,他的三篇論文在能源領域頂尖期刊《先進能源材料》上連續發表。而早在今年1月,他還首次提出「硫模板法」,使鋰離子電池變小成為可能,該項成果在線發表在《自然—通訊》雜誌上。

「這才邁出了小小的一步。」4月12日,楊全紅接受了科技日報記者的採訪。談起自己的研究成果,楊全紅顯得低調而務實。平實的背後,是這位「碳」究者20餘年的執著與付出。

投身儲能領域,多項研究獲國際認可

幹練是楊全紅給人的第一印象。這位45歲教授的研究方向為碳納米材料和新型電池材料。1994年從天津大學應用化學系本科畢業後,楊全紅進入中科院山西煤炭化學研究所完成了碩博階段的學習。也就是在讀研期間,他開始接觸到碳材料並為之痴迷。

此後,從中科院金屬研究所、法國科研中心、日本東北大學和英國南安普敦大學,直至2006年回到母校天津大學建立自己的研究小組,他從未離開過讓他醉心的「碳」,幾乎把全部的精力和熱情都投入到了高體積能量密度儲能器件和碳電極材料的設計上,並在石墨烯緻密儲能應用中取得了一系列關鍵性的技術突破。這些成果有望讓手機、筆記本電腦等電子產品變得更輕、更薄。

為獲得體積更小、容量更高的儲能器件,他的團隊從策略、方法、材料、電極、器件等五個方面提出了高體積能量密度儲能器件的設計原則,為碳納米材料的實用化奠定了基礎,有力推進了基於碳納米材料新型電化學儲能器件的實用化進程。而這些研究成果都陸續刊發在重要的國際學術刊物上,得到了產業界的認可。

走「接地氣」路線,在海報上畫出成果

「基礎研究要能做出有用的成果,也要能講出有趣的故事。」這是楊全紅時常掛在嘴邊的一句話。

早在2015年,楊全紅曾受邀在《人民日報》上發表了《夢想如何照進現實》的科普文章,介紹了石墨烯的應用前景和產業化之路。

在楊全紅看來,科研有時很簡單,並不像大家想像得那麼高深。科學家要做的往往是從日常生活中發現真正的學術問題,「捅破那層窗戶紙」,從而打開一扇窗,望見更遠的風景。

「接地氣」是楊全紅科研工作的一大特色。在團隊實驗室的走廊里,掛著一幅幅楊全紅親手設計的展示海報,有兩幅圖尤為生動形象。

其中一幅圖中出現了玉米、爆米花和壓縮餅乾,從玉米到爆米花再到壓縮餅乾這個鮮活的變化過程,被楊全紅用來比喻他的兩項代表性成果:石墨烯低溫負壓解理技術和石墨烯水凝膠緻密收縮技術。在另一幅圖中,楊全紅將導電劑導電模型的設計過程,畫成了從一碗「疙瘩湯」到一碗「面片湯」。

在楊全紅看來,走「接地氣」路線,不僅能讓科研更有趣,也能讓團隊收穫更多。

成果出爐後,楊全紅也變得更加忙碌。他被邀請去各地作報告,同時也將科研的「地氣」傳播給了更多人。

對於未來,楊全紅希望石墨烯研究能做碳材料「做不好」和「做不了」的事情,要從解決傳統碳材料無法解決的應用瓶頸入手,尋找石墨烯的殺手鐧級應用。

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