一份科研執(zhí)著 八年青春堅(jiān)守
——記北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院副教授劉永暢

□ 范國軒

劉永暢在調(diào)試靜電紡絲參數(shù)

一天24小時(shí)，你是怎么度過的？

每天早上9點(diǎn)左右，北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院副教授劉永暢總是會(huì)“雷打不動(dòng)”地出現(xiàn)在辦公室，在這里靜心研讀文獻(xiàn)，思考科研難題。實(shí)驗(yàn)室也是他的常駐地，為了觀察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、引導(dǎo)學(xué)生深入鉆研科學(xué)難題，劉永暢經(jīng)常工作到很晚，仍久久不愿離去。對(duì)于他人來說，這樣“瘋狂的工作”該是多么的枯燥乏味，但劉永暢卻覺得充滿樂趣。

在劉永暢眼中，做科研要摒棄周遭環(huán)境的浮躁與喧囂，與其在大潮中撲騰，不如偏安一隅，努力做好自己熱愛的事情。他常說：“科研是我的事業(yè)，一天不做就感覺少點(diǎn)兒什么?！倍嗄陙恚硇闹铝τ谠O(shè)計(jì)多孔微納米結(jié)構(gòu)用以改善新能源材料與器件的效能。尤其擅長針對(duì)鈉離子電池離子遷移動(dòng)力學(xué)緩慢、循環(huán)壽命不足、能量密度低、電極材料儲(chǔ)鈉機(jī)理不明確等問題開展改性研究，已在相關(guān)領(lǐng)域取得一系列創(chuàng)新性成果，達(dá)到國際先進(jìn)水平：他和團(tuán)隊(duì)制備出了目前世界上尺寸最小的Sn負(fù)極和NaFePO4正極納米粒子（僅1～2 nm），顯著提升了其快速脫/嵌鈉離子能力；發(fā)現(xiàn)了復(fù)合金屬氧化物作為鈉離子電池負(fù)極材料時(shí)存在的“自緩沖”儲(chǔ)鈉機(jī)制，有助于增加其循環(huán)壽命；提出了構(gòu)筑自支撐微納電極材料的策略來有效提高鈉離子電池的能量密度、快速充放電能力和循環(huán)穩(wěn)定性。

這許多成果，會(huì)讓沒見過他的人以為他是一名“老學(xué)究”，但實(shí)際上，劉永暢卻是一名90后科研人。

志存高遠(yuǎn) 結(jié)緣科研

如何成為一名真正的科研人？始于興趣，成于堅(jiān)持，忠于精神……而在劉永暢看來，對(duì)于未知世界的好奇是一切科學(xué)研究的基本出發(fā)點(diǎn)。2007年9月，帶著17歲少年特有的青澀與激揚(yáng)，劉永暢走出山西小城，以優(yōu)異的成績考入北京交通大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)。畢業(yè)時(shí)以專業(yè)第二名的成績被保送到南開大學(xué)繼續(xù)讀研。

研究生二年級(jí)時(shí)，劉永暢第一次在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文。原本只是為了完成畢業(yè)任務(wù)的文章，卻吸引了很多同行去閱讀甚至引用，這是劉永暢第一次感受到科研帶給自己的成就感，從那時(shí)開始，他對(duì)于科研的興趣便愈加濃厚起來。碩士期間，劉永暢主要從事鎂離子電池研究。鎂離子電池與鋰離子電池類似，都是通過離子在正負(fù)極之間的來回穿梭實(shí)現(xiàn)可逆充放電。但是，在循序漸進(jìn)的研究中，劉永暢卻發(fā)現(xiàn)：因其工作電壓和能量密度都比較低，導(dǎo)致鎂離子電池離實(shí)用化較遠(yuǎn)。因此，在博士期間，劉永暢師從陳軍院士，將主要研究方向轉(zhuǎn)換到了另一種新興電池——鈉離子電池的研究上。在劉永暢的介紹下，記者了解到：鈉在堿金屬中，處于鋰元素的下游，這就意味著鈉電池的工作原理與鋰電池最為相似，從而可以借鑒鋰離子電池的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)為鈉離子電池的探索、應(yīng)用提供幫助。除此之外，在地殼中，鈉資源的存儲(chǔ)量要比鋰資源豐富得多，并且價(jià)格低廉，可以突破多種因素的限制，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)能。這給了劉永暢及相關(guān)研究者更大的信心，投身其中，探索不輟。

博士二年級(jí)時(shí)，劉永暢還在導(dǎo)師的指導(dǎo)下在德國的權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》上發(fā)表了相關(guān)文章。步步前行，是科研碩果的積累，隨著研究的深入，劉永暢認(rèn)為鈉離子電池領(lǐng)域的研發(fā)前景廣闊，因此決心將此作為自己長遠(yuǎn)的科學(xué)研究方向，開始向科研千里之行的下一個(gè)階段進(jìn)發(fā)。

以夢(mèng)為馬 不負(fù)韶華

外韌之味，久則可厭；讀書之味，愈久愈深。從事科研以來，劉永暢十分注重研究積累，并有堅(jiān)持做科研筆記的習(xí)慣，8年來，一沓一沓的科研筆記本，如今已累積到一米之厚，里面的一筆一劃，均是劉永暢科研心血的結(jié)晶，并成了他“奉為至寶”的精神財(cái)富。

“天道酬勤，功到自然成”，劉永暢始終堅(jiān)信這句話。憑借著不懈努力，他不僅于2016年獲得了中國青少年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)，還入選了國家首批“博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃”，來到北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程科研流動(dòng)站，從事博士后研究。雖然離開了熟悉的科研環(huán)境，但在南開大學(xué)從事科研工作的那段日子卻一直在潛移默化地影響著劉永暢。如今，作為北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院副教授，劉永暢仍不忘心中的信念，在鈉離子電池研究中繼續(xù)開拓、步履不停。

“立足自己的研究方向，解決更多的實(shí)際問題”是劉永暢科研理想的不變初衷。盡管鈉離子電池優(yōu)勢(shì)眾多，但至今仍未得到廣泛應(yīng)用，這主要是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)中存在的諸多限制性因素?！扳c離子半徑比鋰離子大，這就導(dǎo)致其離子傳輸速度較慢從而影響了其充電速度，而在進(jìn)行相關(guān)反應(yīng)的時(shí)侯，很容易造成電極材料的破壞，因此其循環(huán)壽命較短?！眲⒂罆痴f。為了解決這些問題，他一直在不斷努力前行著。

納米材料可以增加離子遷移的通道，縮短離子遷移的路徑，可以承受更高的形變應(yīng)力，強(qiáng)度大，也有著更多的活性位點(diǎn)來儲(chǔ)存鈉離子、鋰離子等，但是納米材料表面能高，容易團(tuán)聚形成大顆粒，進(jìn)而性能降低。在多孔微納材料的合理設(shè)計(jì)及可控制備研究中，劉永暢及其合作者就是通過構(gòu)筑微米結(jié)構(gòu)，使納米粒子形成有序排列，來增加其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而引入多孔結(jié)構(gòu)則為離子傳輸提供了更多通道。同時(shí)，他們還設(shè)計(jì)了不同維度的納米材料，來測(cè)試其對(duì)鋰/鈉/鎂/鋅等離子的存儲(chǔ)性能，理清楚其中的構(gòu)效關(guān)系，提供一種普適性的應(yīng)用原理。

為師為研 孜孜不倦

“十年寒窗苦讀，一朝學(xué)成報(bào)國”。在劉永暢看來，青年科研人員需要具有堅(jiān)定不移的科研精神，守正創(chuàng)新、愛崗敬業(yè)、精益求精，成為中國科研事業(yè)的支柱。

中共中央、國務(wù)院在印發(fā)的《國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》中曾提到：我國的戰(zhàn)略目標(biāo)要分三步走，到2020年進(jìn)入創(chuàng)新型國家行列，到2030年躋身創(chuàng)新型國家前列，到2050年建成世界科技創(chuàng)新強(qiáng)國，成為世界主要科學(xué)中心和創(chuàng)新高地。時(shí)年29歲的劉永暢正好趕上了國家創(chuàng)新發(fā)展的大潮，剛剛?cè)脒x中國科協(xié)“青年人才托舉工程”的他也深深感受到了國家對(duì)青年科技工作者的重視和支持。在祖國的科研水平與科研條件日益提升的情況下，他也更有底氣、更能安心地為國而研，實(shí)現(xiàn)自己的科研理想。

一直以來，劉永暢始終用自己的默默付出立德樹人、化育英才。在學(xué)生的引領(lǐng)工作中，他因材施教、循循善誘，主張發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。有一次，劉永暢的一位學(xué)生在靜電紡絲實(shí)驗(yàn)中，無意間將溫度調(diào)高了一些，卻煅燒出了使用性更強(qiáng)的納米線。這次小小的“意外”，更讓他深深體味到了做實(shí)驗(yàn)不要墨守成規(guī)，有時(shí)候創(chuàng)新性工作是在不經(jīng)意間做出來的。

如今劉永暢的學(xué)生，大多都是90或95后，與他的年紀(jì)相仿。在時(shí)下追星的狂潮之下，劉永暢也經(jīng)常會(huì)跟自己的學(xué)生說:“要有屬于自己的代表作。”而對(duì)于今后即將要走入科研崗位的學(xué)生來說，他們的代表作就是自己的科研成果。劉永暢一直堅(jiān)信：做研究不是敷衍，不是完成任務(wù)，只有不畏挑戰(zhàn)，深入問題之中，才能做出更多造福社會(huì)以及被人們銘記的“佳作”。

科研人也要懂得生活。雖然忙碌的科研事業(yè)已占據(jù)了劉永暢大部分時(shí)間，但閑暇之時(shí)，劉永暢還是會(huì)從自己喜歡的籃球以及音樂中，找到那份久違的輕松。他說自己最喜歡的明星就是劉德華，他出身平凡，從一個(gè)寂寂無聞的小演員到紅透亞洲的影、視、歌、廣告巨星，付出了極大努力。在劉永暢看來，資質(zhì)平庸并不是停止努力的借口，堅(jiān)持平常心，把科研當(dāng)作自己的興趣和事業(yè)去堅(jiān)持、去努力，就會(huì)收獲更多、實(shí)現(xiàn)更多。

很多人眼中的科研人員，應(yīng)該是站在世界前沿的領(lǐng)域里用雙手推動(dòng)時(shí)代的齒輪，給人類文明創(chuàng)造更多可能性的一群人。在劉永暢看來，他所做的只是“做好自己熱愛的事情”。不飽食以終日，不棄功于寸陰。今后，他還將迎著國家發(fā)展的浪潮，抓住國家科技飛速發(fā)展的機(jī)遇，在科研世界中勇?lián)氊?zé)、不懈求索，為國家科技進(jìn)步貢獻(xiàn)力量！