
记者团 万紫千 摄
■记者团 万紫千 乔迁
2012年初,冬夜,11点半的武汉国家光电实验室(筹)。10余人,一间实验室,开发了近7个月的柔性锂离子电池,即将在下一秒诞生,抑或遥遥无期。
前期电极合成及结构规划、封装、压线,一切就绪。最后接上两端导线,10余双眼睛,齐齐盯着导线那端的一块手机显示屏,世界沉默了。
“亮了!亮了!”电光火石的一瞬间,实验室陷入一片欢腾。刘彬愣住了,他的脑子里只剩一片空白。几秒后他才反应过来,和同伴一起开怀大笑、互相庆贺。
刘彬,27岁的河北小伙,光电学院光学工程专业2010级博士研究生,仅今年上半年,他有三篇学术论文发表在世界级期刊上,包括美国化学学会的《Nano Letters》,英国皇家学会的《Journal of Materials Chemistry》和《CrystEngComm》,他本人均是第一作者。其中一篇发表在学术期刊分类中属于TOP2的《Nano Letters》(仅次于《Science》、《Nature》、《Cell》三大TOP1类期刊)上。在《Nano Letters》上发表文章,甚至是很多博士生导师的梦想。此外,他已经申请了三项国家发明专利。
2010年春节,刘彬一家没有过年的喜庆气氛,而是被一种紧张、焦虑的气氛所笼罩。那时,身为家中独子,在化学学院已攻读4年本科、半年硕士研究生的刘彬正面临人生中 “最艰难的抉择”。
当时刘彬正在攻读的、化学学院的硕士学制是两年半,再读两年,只要不是太挑剔,也能找到一份体面的工作。“1+4”模式的硕博连读,科研平台广阔、发展前景被看好的国家光电实验室,乐于接受挑战、追求卓越的刘彬心动了。
抉择的另一面,是全新的学院、学籍、导师,同学们纷纷奉劝刘彬:国家实验室要求很严,搞不好要延期毕业,硕博连读如果不能顺利毕业,连硕士毕业证都拿不到。跟父母、老师、同学商量,始终有两种相反的意见交织着,终日回旋在刘彬耳畔。
“我是一个很倔强的人,一旦产生一种想法就很难改变。”一番纠结之后,身边的亲朋告诉刘彬,他们的看法始终只是建议,最终的决定权握在刘彬自己手中。
2010年4月,刘彬下定决心,向光电学院递交了转博申请书。经过一番周折,他踏上了读博的“不归路”。
转博后,进入了国家光电实验室沈国震、陈娣教授带领的纳米能源与纳米器件团队,主攻锂离子电池方向的刘彬陷入了迷茫。“比起实验室里的其他同学,我对专业知识简直是一窍不通。”
《锂离子电池技术》、《锂离子电池原理与封装》……整日泡在书堆里,一段时间后,“总算是从一窍不通到知道了一些基本知识,缩小了跟大家的差距。”刘彬回忆道。
刘彬有几个同学在北京大学、南京大学读博,那时,他们已经有学术论文发表在核心期刊上。“那时我非常着急,想着自己怎么就那么慢。”刘彬坦言,他是一个要强的人。
承受着压力的同时,刘彬适时地转压力为动力。锂离子电池在日常生活中应用广泛,刘彬意识到,目前使用的锂离子电池都是硬质材料,并存在着质量重,体积大,电池容量偏低,循环寿命有待提高等诸多问题。近些年,作为下一代最有前景之一的柔性/可折叠光电子器件的研究备受瞩目,但如何将柔性构建的思路与基于纳米材料的锂离子电池相结合,并同时获得高电池性能、优良弯折稳定性的锂离子电池,仍是困扰大多数科研人员的一个巨大难题。
“现在有很多公司已经开始试图将一些数码产品中的部件做成柔性可折叠,但是对于电池的研究还很不完善。”针对这些现状,刘彬在导师的指导下,立足功能纳米材料,开始了在选材构思、柔性理念、组成电池、验证结果等一系列程序上的探索。结合国内外在能源存储领域最新研究进展,设计构建出了一种基于多级三维钴酸锌纳米线阵列/碳布复合结构的新型柔性高性能锂离子电池。
知易行难,从创意到产品,很多环节需要反复实验。刘彬说,开发柔性锂离子电池的那7个月,原本就体型偏瘦的他又瘦了好几斤。因为创新项目有保密要求,他有时得加班到深夜11、12点,回到寝室后,是整夜的辗转难眠,次日早上8点,又要赶回实验室继续工作。
产品完成并改进后,论文的撰写也让刘彬费尽了心思。“极具创新性的柔性锂离子电池非常有利于人们的日常生活,它的开发是一项面向世界的工作,要征服世界级专家学者挑剔的眼光,要让学界信服,必须有大量的佐证。”
如何拍摄录像、论文中所用照片的拍摄角度、每张图的构思、英文表达地道与否、重点亮点是否突出……和导师一起修改十几遍后,刘彬忐忑不安地将论文投向世界纳米类顶级期刊《Nano Letters》,迄今为止,鲜有国内学者在该杂志上在线发表锂离子电池领域的论文。
本月19日,那是一个星期六。上午,刘彬从寝室骑车到实验室加班。刚走到绝望坡,电话响起了。
“我在网上看到你发表在《Nano Letters》上关于柔性锂离子电池的论文了!”电话那头的同学声音有些颤抖。听到这突如其来的消息,刘彬有些不敢相信。“你不是在忽悠我吧?”
在沈国震导师打电话正式告知后,刘彬终于确认了这个喜讯。在感谢了日夜为自己操心的恩师后,在去实验室的路上,刘彬走一段笑几声,最后去操场跑了几圈,让激动的心情得以平复。“感觉是一种长时间的情感释然了。”这一天,他近两年的积淀、沉潜与钻研得到了世界顶级专家的共同认可,他的研究水平和高度也得到了肯定。
刘彬说,将纳米材料应用到能源领域,在两位导师的指导下,他和他的团队还大有可为,小到数码电子产品,大到汽车动力电池产品,他们所做的研究还有无限的空间。在当前石油易造成污染、能源紧缺的大环境下,这些研究将是人类的福音。
“我对锂电池有很大的兴趣,这是我保持工作热情的最大动力。但走出实验室,我也有很多爱好。”刘彬笑言。周六上午,约三五好友,去华农垂钓几小时,乐得清闲。与此同时,新的研究项目——新型能源存储器件的雏形,已成竹在胸。