日前,《麻省理工科技評論》發(fā)布了2022年度“35歲以下科技創(chuàng)新35人”,復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系青年研究員高悅?cè)脒x。
該項評選每年從世界范圍內(nèi)的新興科技和創(chuàng)新應(yīng)用中對35歲以下、且對未來科技發(fā)展產(chǎn)生深遠影響的創(chuàng)新領(lǐng)軍人物進行遴選,最終形成一份全球創(chuàng)新青年英雄榜——“35歲以下科技創(chuàng)新35人”(Innovators Under 35,簡稱 TR35),榜單入選者橫跨計算機、生物和生命科學(xué)、化學(xué)、物理、材料、半導(dǎo)體、量子計算等各大領(lǐng)域。
(資料圖片)
高悅?cè)脒x理由:他提出了基于有機材料的電池界面設(shè)計方法,以及有機界面調(diào)控策略,為解決下一代儲能電池不良的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性提供了獨特的解決思路和辦法。
“壓一壓電池的火爆脾氣”
電池在日常生活中發(fā)揮著重要作用。隨著智能電子設(shè)備的更新迭代,人們對電池容量、充電速度的追求與日俱增,而電池的損耗乃至爆炸等問題也日益引發(fā)關(guān)注。
高能量密度鋰電池能否穩(wěn)定循環(huán),以及性能提升,固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI)是一大關(guān)鍵。然而成分以無機鹽為主的固態(tài)電解質(zhì)界面膜,不僅穩(wěn)定性較差,還無法抑制界面處的副反應(yīng),極易導(dǎo)致電池容量的迅速衰減。
研究下一代高能量密度電池,必須破解設(shè)計穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面膜的難題。過往的研究者大多仍使用傳統(tǒng)的無機材料,高悅課題組卻瞄準了有機材料致密度高、機械性能好等優(yōu)勢,創(chuàng)新性地將有機材料引入電池的固態(tài)電解質(zhì)界面膜設(shè)計之中。
“鋰金屬脾氣不太好,總是與電解液發(fā)生副反應(yīng),消耗彼此的‘耐心’。那么就在兩者之間用高分子膜隔開調(diào)和,溫順和善,壓一壓他們的火爆脾氣?!备邜傆蒙鷦有蜗蟮谋扔鞯莱隽吮澈蟮脑恚哼\用電化學(xué)活性高分子,改變界面處的分子相互作用,從而實現(xiàn)對固態(tài)電解質(zhì)界面膜的結(jié)構(gòu)和界面穩(wěn)定性的調(diào)控。
圍繞新型電池體系和技術(shù)的設(shè)計,高悅課題組還將開發(fā)更多有機和高分子材料,探索有機分子結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系,開發(fā)新技術(shù)和新器件,例如將電池的能量密度提升2-3倍,將電池充電時間從數(shù)小時降低至幾分鐘,以及為電動飛機、機器人和特種應(yīng)用設(shè)計特殊電池體系,解決其技術(shù)發(fā)展受制于電池的現(xiàn)狀。
用有機材料來做電池,以及用有機材料來解決能源相關(guān)的問題,高悅樂于做這樣一些跨界的創(chuàng)新性科研工作?!耙粋€學(xué)科發(fā)展到一定程度之后,很難用傳統(tǒng)方法解決一些難題,而多學(xué)科交叉研究往往能夠另辟蹊徑,柳暗花明。比如說高分子材料的結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化,你可以設(shè)計很多不同的構(gòu)型、構(gòu)象去打造它的性質(zhì),從而得到令人驚喜的收獲。”
帶一群年輕人做科研
本科期間做天然產(chǎn)物小分子合成,科研助理的時候做抗腫瘤糖肽疫苗,博士期間研究鋰電池,博士后工作是3D打印和機器人……高悅回顧起不同階段的科研興趣,涉獵了廣泛的學(xué)科領(lǐng)域,也為他后續(xù)的交叉學(xué)科研究做好了鋪墊。
高悅于 2018 年在美國賓夕法尼亞州立大學(xué)獲得化學(xué)博士學(xué)位,隨后作為Vagelos學(xué)者在美國賓夕法尼亞州立大學(xué)開展研究。2020年底,他加入復(fù)旦大學(xué),擔任高分子科學(xué)系青年研究員和博士生導(dǎo)師。
選擇復(fù)旦,加入高分子科學(xué)系,高悅最看重的是復(fù)旦先進的科研理念與科研土壤?!皝韽?fù)旦兩年多,感受最深的就是學(xué)校和院系對科研人才全方位的支持,給予充足的發(fā)展空間,支持引導(dǎo)青年研究人員進行原創(chuàng)性工作的探索,激發(fā)自主創(chuàng)新的不竭動力?!痹诟叻肿涌茖W(xué)系這片沃土,他得以充分發(fā)揮多學(xué)科交叉研究的優(yōu)勢,汲取化學(xué)、材料、機械、工程等各領(lǐng)域的養(yǎng)料,不斷取得科研碩果。
高悅(后排右四)在“35歲以下科技創(chuàng)新35人”中國發(fā)布儀式
32歲,風華正當時。雖然曾獲得國內(nèi)國際的各種榮譽,入選2022年度“35歲以下科技創(chuàng)新35人”,是高悅第一次以復(fù)旦人的身份獲得極大的認可?!斑@既是對我過往研究工作的回望與總結(jié),讓更多人看到一位復(fù)旦青年研究員擁有怎樣的創(chuàng)新理念與實踐,也為我們課題組增添了很多動力?!?/p>
高悅帶領(lǐng)的課題組同樣年輕而富有活力,由90后和00后的本科生、碩士生、博士生及博士后組成,平均年齡25歲?!拔业膱F隊是多元化的,他們擁有不同的學(xué)科背景,像是有機化學(xué)、電化學(xué)、材料、生物、機械工程等,思維活躍,容易在研究過程中迸發(fā)火花?!?/p>
高悅(左一)與學(xué)生在實驗室
在指導(dǎo)學(xué)生科研的過程中,高悅希望他們以興趣為驅(qū)動力,同時觀察他們各自的閃光點,因材施教,因人而異。例如思維嚴謹務(wù)實的學(xué)生,高悅會引導(dǎo)他們創(chuàng)造新材料,用新材料解決目前能源器件研究中的核心問題和瓶頸;而對于天馬行空的學(xué)生,高悅則注重激發(fā)他們的創(chuàng)新活力,“用新材料,做新器件,享受從無到有的過程”。
高悅始終認為,年輕人可以在科研中多一些“瘋狂的想法”,打破一些既定的思維框架?!跋敕梢詿o限新奇,目標卻一定要明確?!备邜偰抗鈭远?,“我一直跟學(xué)生們說,做新材料、新器件,出發(fā)點還是服務(wù)我們國家最重要的能源問題。以服務(wù)國家重大科學(xué)戰(zhàn)略為導(dǎo)向,懷揣勇闖無人區(qū)的勇氣。”
未來,高悅將帶領(lǐng)領(lǐng)課題組發(fā)展基于有機功能材料的變革性技術(shù),解決儲能和智能機器人領(lǐng)域的核心問題和痛點挑戰(zhàn),并在研究材料構(gòu)效關(guān)系的同時積極推進技術(shù)向?qū)嵱玫霓D(zhuǎn)化。
高悅課題組未來的研究方向
下學(xué)期開始,他還將從實驗室走進課堂,主講高分子科學(xué)系在復(fù)旦首次開出的本科生專業(yè)培養(yǎng)課程《材料科學(xué)導(dǎo)論》,期待從學(xué)科交叉角度為一門傳統(tǒng)課程增添新活力。
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