如果不瘋狂，哪里找靈光

Echo

如何成為科研好苗子？時(shí)間和精力的付出必不可少。除此之外，性格、習(xí)慣以及與導(dǎo)師的溝通交流都非常重要。雖然每個(gè)人的研究領(lǐng)域各不相同，但好苗子們都無(wú)一例外地?fù)碛幸恍┫嗨频奶攸c(diǎn)。

可貴的放棄

高中畢業(yè)時(shí)，我得到了濟(jì)南大學(xué)的保送生資格。當(dāng)時(shí)心高氣傲的我，沒(méi)多想就報(bào)了當(dāng)時(shí)大熱，牛人最多的電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。但很快，在一群平均分90分的同學(xué)之間，我的處境只能用被“虐”來(lái)形容。第一個(gè)學(xué)期結(jié)束，我的平均分只有75分。

我不服輸，第二學(xué)期拿出了比別人多兩三倍的時(shí)間和精力投入在學(xué)習(xí)上。盡管如此，學(xué)期末的平均成績(jī)也只有82分。這時(shí)我才意識(shí)到，我根本不擅長(zhǎng)這個(gè)專業(yè)。與其一頭扎在里面，不如盡早找到真正適合自己的學(xué)科。

那么，哪個(gè)專業(yè)才是最適合我的呢？我最擅長(zhǎng)的是物理，并且也有考研的打算。一番考慮之后，我將目標(biāo)鎖定在了材料科學(xué)與工程學(xué)院、機(jī)械工程學(xué)院和土木建筑學(xué)院的幾個(gè)專業(yè)上。跟我相熟的研究生學(xué)長(zhǎng)告訴我，相比而言，材料學(xué)不僅有較多的國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目，而且很多研究?jī)?nèi)容都跟物理特性相關(guān)，權(quán)威的老師也很多。簡(jiǎn)單的幾句話卻深深打動(dòng)了我，于是，材料學(xué)成為我轉(zhuǎn)專業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

之后，我開(kāi)始出入與材料學(xué)相關(guān)的各種講座和旁聽(tīng)課上。一次，一個(gè)關(guān)于“超級(jí)電容”的講座吸引了我的注意力，主講人是學(xué)校材料學(xué)的權(quán)威研究學(xué)者黃教授。黃教授在講座中提到，超級(jí)電容在目前的科技產(chǎn)品中應(yīng)用非常廣泛，而且科研前景相當(dāng)好。這讓我產(chǎn)生了濃厚的興趣。黃教授又說(shuō)，他正在研究“超級(jí)電容”的新技術(shù)研發(fā)，希望能在學(xué)校里找到一些好苗子加入課題組。這不正是一個(gè)機(jī)會(huì)嗎？

講座結(jié)束后，我第一時(shí)間找到黃教授，表明了自己的興趣，以及想要轉(zhuǎn)專業(yè)的想法。黃教授非常和善：“如果你以后要讀研，可以考慮材料物理這個(gè)方向。先利用本科時(shí)間好好掌握全面的理論知識(shí)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能，以后不論是做哪個(gè)研究方向，都會(huì)對(duì)你很有幫助?！?/p>

后來(lái)，我順利通過(guò)學(xué)校的轉(zhuǎn)專業(yè)考試，成了黃教授的學(xué)生。我覺(jué)得自己是幸運(yùn)的，在糾結(jié)和猶豫的時(shí)候遇到了指路人，雖然放棄了看起來(lái)茂盛的大樹(shù)，但卻有了更多的可能性?，F(xiàn)在看來(lái)，這個(gè)決定成為我研究生涯中最關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

初嘗科研甜頭

為了彌補(bǔ)材料學(xué)方面的知識(shí)，我整個(gè)大二都在埋頭苦讀，并發(fā)現(xiàn)自己對(duì)這個(gè)專業(yè)非常得心應(yīng)手。黃老師也對(duì)我十分照顧：“只有在本科時(shí)先將基礎(chǔ)的、前沿的理論知識(shí)吃通，才能在以后的研究中手到擒來(lái)?！彼?jīng)常會(huì)給我布置一些閱讀任務(wù)，從基礎(chǔ)的各類材料的化學(xué)性能和應(yīng)用，新材料的發(fā)展研究，到較為專業(yè)的材料原子的光譜、流動(dòng)注射、色譜和毛細(xì)管電泳等技術(shù)研究，以及各類功能材料的樣品預(yù)處理，生物活動(dòng)分子和化學(xué)污染物的分離分析等。后來(lái)，我又參與了他手頭幾個(gè)項(xiàng)目的一些研究和實(shí)驗(yàn)。在這過(guò)程中，我迅速積累著在材料學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)，科研優(yōu)勢(shì)也慢慢地體現(xiàn)出來(lái)了。

大三下學(xué)期，我看到了一篇名為《超導(dǎo)材料科學(xué)及應(yīng)用中的基礎(chǔ)問(wèn)題研究》，里面介紹了二硼化鎂、釔鋇銅氧涂層導(dǎo)體等幾種超導(dǎo)材料，并且提到釔鋇銅氧（YBa2Cu3Ox，YBCO）涂層導(dǎo)體的帶材不均勻性。看到這里，我當(dāng)下就冒出一個(gè)想法，既然存在釔鋇銅氧超導(dǎo)帶材不均勻的現(xiàn)象，那么它的過(guò)流特性也必然會(huì)受到影響。釔鋇銅氧超導(dǎo)材料是作為核磁共振成像、磁懸浮設(shè)施等的常用材料，若能夠全面分析出釔鋇銅氧超導(dǎo)的過(guò)流特性，是不是能在它的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中提供更加精確的標(biāo)準(zhǔn)呢？這個(gè)方向也許值得深入研究一下。

接著，我翻閱了許多資料，又從網(wǎng)上找到了一些相關(guān)研究仔細(xì)參詳，最終決定用不同幅值的工頻交流電，分別測(cè)量具有穩(wěn)定層與沒(méi)有穩(wěn)定層的釔鋇銅氧超導(dǎo)帶材上不同區(qū)域的電壓和溫度，并針對(duì)這種臨界電流分布不均勻的現(xiàn)象，建立一個(gè)分析這種不均勻性的物理模型。利用這個(gè)模型，就可以針對(duì)具有不均勻臨界電流密度分布的釔鋇銅氧超導(dǎo)帶材，進(jìn)行過(guò)電流沖擊特性的仿真計(jì)算分析。

但剛開(kāi)始做研究的我，對(duì)這個(gè)設(shè)想并沒(méi)有太多的自信，沒(méi)想到黃教授聽(tīng)完我的闡述后卻非常興奮：“那么多文獻(xiàn)資料你看得很有效果嘛！”雖然現(xiàn)在看來(lái)，這只是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)，但對(duì)于當(dāng)時(shí)還是一個(gè)半吊子的我來(lái)說(shuō)，黃教授的表?yè)P(yáng)讓我信心倍增。隨后，黃教授又給了我很多建議，比如，可以深入研究釔鋇銅氧涂層導(dǎo)體對(duì)釔鋇銅氧薄膜厚度的依賴關(guān)系，通過(guò)EBSD（電子背散射衍射）觀察局域外延取向隨薄膜厚度變化的演變規(guī)律，通過(guò)AFM（原子力顯微鏡）觀察不同膜厚的表面形狀和島狀生長(zhǎng)特點(diǎn)等。黃教授的提點(diǎn)，讓我一下子明確了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能涉及到的觀察工具和觀察重點(diǎn)，我猶如醍醐灌頂——一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不能僅僅是一個(gè)構(gòu)思，還應(yīng)涉及具體的實(shí)驗(yàn)方式和內(nèi)容！

跟黃教授討論完，在黃教授辦公室里做論文的一位學(xué)長(zhǎng)也開(kāi)了口：“還可以注意觀察薄膜厚度增加后的微結(jié)構(gòu)變化，特別是局域織構(gòu)取向的變化！”沒(méi)想到，自己偶爾冒出的一個(gè)不成熟的想法，通過(guò)和大家的討論，居然可以衍生出那么多研究點(diǎn)?？磥?lái)，做研究除了需要自身的刻苦努力，還要敢于將想法及時(shí)大膽地說(shuō)出來(lái)，只有這樣，才能不放過(guò)任何一個(gè)可能性，得到意想不到的收獲。大三下學(xué)期，我以這個(gè)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)發(fā)表了本科階段的第一篇論文，第一次嘗到了做科研的甜頭。

運(yùn)氣的背后

大四，我保研成功，成為黃教授的研究生，研究方向?yàn)椴牧衔锢韺W(xué)，同時(shí)也正式加入了他的“超級(jí)電容”課題組。不少同學(xué)都說(shuō)我運(yùn)氣好，跟了個(gè)好的導(dǎo)師，又進(jìn)入了一個(gè)重點(diǎn)課題組。我也覺(jué)得自己非常幸運(yùn)，便更珍惜這難得的機(jī)會(huì)，跟著學(xué)長(zhǎng)們一起開(kāi)始了瘋狂的“學(xué)術(shù)”生活。

這時(shí)正值黃教授的“超級(jí)電容”項(xiàng)目最為關(guān)鍵之際，大家正反復(fù)試驗(yàn)用以制備超級(jí)電容器的具有良好柔韌性的材料。加入課題組后，我?guī)缀趺恐芏家囼?yàn)70個(gè)小時(shí)以上。但我并不是干得最多的，任何時(shí)候我去實(shí)驗(yàn)室，里面總有人忙碌著。有個(gè)同學(xué)甚至直接把生活用品都帶到了實(shí)驗(yàn)室，困了就一頭鉆到工作臺(tái)下睡覺(jué)。有時(shí)候我困了小憩一會(huì)兒，耳邊也總能聽(tīng)到討論聲。

然而，這樣高強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)也不是每天都有進(jìn)展。更普遍的情況，往往是花了大把的時(shí)間尋找實(shí)驗(yàn)的各種突破口，卻只得到一次次失敗，原地踏步。尤其在制備超級(jí)電容的材料時(shí)，我們更遇到了大麻煩。

超級(jí)電容要求的導(dǎo)電聚合物材料必須具備良好的電子導(dǎo)電性，這樣制作出來(lái)的電容器才能內(nèi)阻小。近年來(lái)比較常見(jiàn)的導(dǎo)電聚合物材料有聚吡咯（PPY）、聚噻吩、聚苯胺（PANI）等，我們之前采用的就是聚苯胺。聚苯胺有特殊的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，是作為導(dǎo)電聚合物材料制作超級(jí)電容器的好材料，但隨著可穿戴式及便攜式功能化電子器件的發(fā)展，不僅要求驅(qū)動(dòng)這些電子器件的供能器件能提供足夠的功率和能量密度，還需要具有良好的柔韌性，這對(duì)于聚苯胺來(lái)說(shuō)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。課題組先后嘗試了不下10種材料，但問(wèn)題依舊存在，要么導(dǎo)電性較弱，要么柔韌性不強(qiáng)。

如果需要同時(shí)具備強(qiáng)導(dǎo)電性和強(qiáng)柔韌性，就應(yīng)該把兩者結(jié)合起來(lái)。大家都有這個(gè)想法，但卻不知道從何下手。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)困擾了實(shí)驗(yàn)組將近一個(gè)月了，看著時(shí)間一天天過(guò)去，大家都非常焦急。就在這個(gè)時(shí)候，我似乎被“運(yùn)氣”光顧了，腦中突然靈光一現(xiàn)：如果聚苯胺材料變得很薄，那么它的柔韌性也應(yīng)該會(huì)隨之增強(qiáng)。我?guī)е┰S不安，提出了這個(gè)想法。大家不約而同地轉(zhuǎn)向了我。“對(duì)！我們一直都在找想方法新制備出一種材料，但是卻忘了可以利用原有材料的物理特性??！”

幾個(gè)高年級(jí)的研究生學(xué)長(zhǎng)馬上開(kāi)始動(dòng)手了，他們?cè)诩埳袭嬛?，又翻閱起文獻(xiàn)資料，我也不甘落后，緊緊跟上了他們的步伐。最后，我們用原位電沉積技術(shù)，在柔性導(dǎo)電基底上均勻地制備了一層聚苯胺薄膜，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步制備了柔性超級(jí)電容器。這種超級(jí)電容器并聯(lián)后可以有效地驅(qū)動(dòng)LED燈數(shù)分鐘，同時(shí)具備了優(yōu)異的柔韌和循環(huán)穩(wěn)定性。不久后，材料就制備成功了！我剛加入項(xiàng)目組不久，便幫忙解決了一個(gè)瓶頸問(wèn)題，大家都拍著我的肩膀說(shuō)，果然是新手“運(yùn)氣”特別好！

然而說(shuō)到底，我并不相信運(yùn)氣，因?yàn)樗械倪@一切都是水到渠成的結(jié)果。如果我沒(méi)有下定決心轉(zhuǎn)專業(yè)，就不可能到黃教授的門下進(jìn)一步學(xué)習(xí)；如果我沒(méi)有花那么多精力和時(shí)間學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，就不可能得到這么多研究機(jī)會(huì)；如果沒(méi)有這么多思考和實(shí)踐，我一定無(wú)法擁有良好的研究直覺(jué)，也就不可能“靈光一現(xiàn)”給課題組出謀獻(xiàn)計(jì)了。其實(shí)，科研就是一件很拼的事情，只有努力了，才會(huì)擁有所謂的“好運(yùn)氣”。

責(zé)任編輯：曹曉晨