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跟电池较劲的中科院院士陈军:从好奇手电筒到研发锌空气电池

2018-04-26 09:21:08      参与评论()人

做科研,就要选择真正有意义、有难度的课题

2002年,陈军回国受聘为南开大学特聘教授。30平方米的实验室里空空荡荡,陈军几乎从零经费起步开展研究。

当年,从其他专业调剂过来的一名硕士生和一名博士生,成了他的首批弟子。陈军给他们讲解基本电化学知识,并将研究目光投入到二次电池能量密度最高的“金属空气电池”。这类电池的研究挑战今天依然最大。

在研究“金属空气电池”的过程中,陈军反复设计实验方案,反复改进实验操作,可无论如何努力都做不出预想结果。正在他怀疑自己是不是搞错了的时候,2006年英国一个实验团队抢了先:该团队在“锂空气电池”研究方面率先取得突破并在国际顶尖杂志《美国化学会志》上发表了论文。“论文完全印证了我们的实验思路。”后来,陈军发现问题竟然出在实验设备漏气,导致实验原材料遇到氧与水,发生副反应造成电池失效。

虽然错失了在“锂空气电池”研究领域拔得头筹的机会,但陈军并未气馁。电池研究本身就是多学科交叉,研究人员要有广泛的知识储备,才能找到新能源电池领域的突破点。“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”,陈军常用刘禹锡的一句诗鼓励学生。他始终关注项目的创新性和可行性,他认为一个有责任心的科学家应该选择那些真正有意义,而且有难度的课题来做。

陈军的付出终于有了回报。他带领团队,室温条件下研制出成本低廉、性能优良的“锌空气电池”;他研发了高容量、高稳定性的金属氧化物电极材料,康奈尔大学材料化学家阿彻(Archer)评价其材料“已成为下一代锂离子电池高能电极材料的研究范例”;他构建出“新型钠/镁—硫化物”电池,该领域专家认为“在低成本和稳定的钠离子电池应用中展现出光明的前景”;他创建的“可充室温钠—二氧化碳电池”被《自然》“研究亮点”栏目报道……截至目前,陈军已发表SCI收录论文300余篇,他引2万多次,H指数90,入选科睿唯安(Clarivate Analytics)全球高被引科学家和爱思唯尔(Elsevier)中国高被引学者;获授权发明专利16项……

院士头衔,意味的是担负更大的责任

2004年陈军为本科生讲授能源化学课时,使用的是他自己主编的《能源化学》,这是这一领域第一本教材。教材里提出纳米科技将在能源化学里起到重要作用的观点,现在已经被证实。

成为院士以后,陈军仍然在教这堂课。“如果说院士跟其他人比有什么区别的话,那就是责任更大。”

“大家来说一说手机的电池爆炸是什么原因?”“电动汽车起火燃烧又是为什么?”陈军的问题总是紧扣学术与应用前沿,他喜欢在课堂上介绍最新的成果突破,激发学生的创新意识。实验室吸纳了从大一到大四的多组本科生,开展“我爱实验室”科研训练和创新课题探索也广受欢迎。

“如果我们没有了清洁的水和空气,即使研究出再先进的电池也没有意义。”陈军常这样对学生说。用过的电池,陈军都不会随手丢弃,他会带到实验室里,以化学方法分解成新的原料以回收再利用。

日前,教育部公布了首批“新工科”研究与实践项目认定结果,陈军主持的“新能源科学与工程专业”入选能源、电气、核工程类项目群,将为“新能源科学与工程专业创新创业人才培养体系”建设提供新理念、新标准、新模式、新方法、新技术。

(原标题:他见证了曾经的冷门专业成为前景巨大的研究热点 陈军 29年跟电池较劲)

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