科研工作者余彥幾乎隨時都在思考。博士后階段，她當(dāng)時正在做的二次電池研究，很久沒有新進(jìn)展。有一次，她在研究所旁邊的樹林里散步，看到池塘邊有很多蘆葦，而蘆葦中含有豐富的硅元素，于是她突發(fā)奇想，是不是可以把蘆葦葉里的硅提取出來，用來做電極材料。余彥是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（中科大）教授，她研究的鈉離子電池屬于二次電池能源儲能領(lǐng)域，能讓清潔能源更有效地服務(wù)于低碳社會。鈉離子電池更大的應(yīng)用場景是在大規(guī)模儲能，像一塊蓄水池，把風(fēng)能、太陽能間歇的能源儲存起來，并入智能電網(wǎng)。
余彥是青山科技獎2022年度入選者之一。在中國科學(xué)界，還有一批像她這樣的科研工作者，潛心科研，用研究成果助力雙碳目標(biāo)、促進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型。在科學(xué)界，環(huán)保領(lǐng)域的科技創(chuàng)新一直是一塊“難啃的骨頭”，周期漫長，過程艱難?！扒嗌娇萍吉劇庇擅缊F(tuán)發(fā)起，目前已評選兩屆，主要面向綠色低碳研究領(lǐng)域有關(guān)鍵推動作用的青年科研工作者。
“一不小心滿足了國家需求”
(資料圖片僅供參考)
余彥在二次電池領(lǐng)域已經(jīng)探索了21年。大學(xué)考研時，她依憑著內(nèi)心“想做可以落地的東西”的沖動，從化學(xué)轉(zhuǎn)到材料學(xué)專業(yè)。中科大提供了寬松的科研環(huán)境，想做什么，可以按想法設(shè)計課題。余彥當(dāng)時想聚焦一個實(shí)用性材料做研究，恰好導(dǎo)師剛訪學(xué)歸來，他在美國深耕鋰離子電池研究。余彥意識到這個領(lǐng)域的重要性，也選擇了同樣的研究方向。
此后的科研一路通暢。剛讀博士，她就發(fā)表了關(guān)于二次電池的國際論文，這樣分量的論文當(dāng)時整個大學(xué)一年都發(fā)不了幾篇。碩博五年連讀，她僅用四年就拿到了學(xué)位。
2006年后，她去往國外，繼續(xù)攻讀博士后。2010年在德國時，她開始轉(zhuǎn)向鈉離子電池研究方向。一開始，她遭遇了很多爭議：鋰離子電池已經(jīng)很好用了，為什么還要研究鈉離子電池？
但余彥考慮，中國鋰離子電池制造技術(shù)雖然很成熟，但是80%的資源需要從加拿大、澳大利亞進(jìn)口，而中國有豐富的鈉資源，也可以沿用鋰離子的制造技術(shù)。如果能開發(fā)鈉離子電池，便能降低材料成本，實(shí)現(xiàn)材料自立自強(qiáng)。2012年，余彥回國，在母校任教，并組建了自己的研究團(tuán)隊，在鈉離子電池領(lǐng)域深耕下來。
她的研究同時響應(yīng)了國家戰(zhàn)略資源層面和低碳環(huán)保的需要。近五年鋰價格不斷上漲，開發(fā)新資源變得愈發(fā)緊迫，鈉離子作為儲能設(shè)備，也可以和風(fēng)能、太陽能等清潔能源配合，助力碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
“青山科技獎”的入選者，盡管科研道路的起點(diǎn)各異，但都交匯在綠色低碳基礎(chǔ)科研及應(yīng)用這個路口。34歲的清華大學(xué)副教授王琛是入選者中最年輕的。他的“環(huán)境感知芯片”也是在興趣的驅(qū)動下啟動，因?yàn)轫槕?yīng)了國家戰(zhàn)略的選擇，而涌動起將這一精密技術(shù)通用化的強(qiáng)烈動力。
環(huán)感芯片是一個嶄新概念，屬于后摩爾時代功能化芯片的一個方向，通俗解釋，就是用芯片技術(shù)做一些非常規(guī)芯片做的事。它屬于“傳感器”的組成部分，用半導(dǎo)體芯片檢測氣體，可以安裝在電池上，檢測是否產(chǎn)生氫氣發(fā)生爆炸，也可以安裝在氫氣管道里，檢測是否有泄露。
這個起點(diǎn)，和余彥一樣，也來自于動念后的放膽一試。2019年，在美國硅谷頂尖芯片公司工作了兩年的他接過清華大學(xué)的橄欖枝，打算開啟新的研究生涯。當(dāng)時，他思忖，當(dāng)今時代有兩大重要問題，一是摩爾定律的持續(xù)問題，一是低碳或零碳的實(shí)現(xiàn)問題。他想把兩者結(jié)合起來。
但隨著環(huán)感芯片的研發(fā)和逐漸迭代，王琛發(fā)現(xiàn)，不止學(xué)界，從民用到國防都表現(xiàn)出廣泛需求。他獲得的項目支持越來越多。團(tuán)隊決定從探索性的基礎(chǔ)技術(shù)，發(fā)展為集成技術(shù)或者低功耗技術(shù)，進(jìn)一步跟產(chǎn)業(yè)結(jié)合。
尤其在和航天員訓(xùn)練中心交流時，他了解到，要保證航天員處在一種舒適安全、無毒無害的環(huán)境，需要用大量傳感器做環(huán)境檢測。但傳統(tǒng)傳感器一個就有拳頭那么大，特別笨重。他們描繪了理想的產(chǎn)品：小型化、智能化、分布式、低功耗、高靈敏、多模式。
王琛一聽，心里生出一種柳暗花明的感覺。團(tuán)隊辛勤攻關(guān)的不正是這個東西嗎？“有種技術(shù)前瞻性的感覺，你的科研正好被國家所需要，不小心就滿足了國家需求，很驚喜?！?/p>
在雙碳戰(zhàn)略推出后，王琛又一次感覺到了不謀而合。雙碳基礎(chǔ)工作之一就是要對環(huán)境做一個立體的監(jiān)控，不管是污染物的排放，還是新能源的安全監(jiān)控問題，都涉及大量傳感器。
把芯片要做得足夠精密，發(fā)展一種通用技術(shù)。王琛越發(fā)堅定了這個念頭。即使芯片是一個很大的產(chǎn)業(yè)，在其中某一方面取得持續(xù)突破，“這是一個小目標(biāo)，也是一個大想法”。
“通過智慧去跳過一個又一個坑”
青山科技獎重在激勵環(huán)保領(lǐng)域勇闖無人區(qū)進(jìn)行創(chuàng)新的科研工作。相比其他科學(xué)領(lǐng)域，環(huán)?？萍嫉墓リP(guān)更曲折，也更艱辛。
王琛把這種樂趣形容為“通過智慧去跳過一個又一個坑”。在研發(fā)環(huán)感芯片的過程中，每解決一個困難，就會收獲一份實(shí)感的快樂。去年疫情時，因?yàn)閷W(xué)校與外界隔離，實(shí)驗(yàn)里只剩下了最后一塊芯片。一個棘手的難題擺在眼前，他們不知道這塊芯片要刻多深，如果切開剖面查看，芯片就浪費(fèi)了。
一個念頭在王琛腦海中閃現(xiàn)，能不能通過光譜儀，用光的反射和散射信號來做探測。王琛本科學(xué)的是物理，他憑基礎(chǔ)物理學(xué)的直覺假設(shè)。他們拿以往切開的芯片樣本來實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)打個光下去后，在開口的地方是一個黑洞，再往下有散射，到最底下又有一個反射。王琛分析，芯片的底面相當(dāng)于鏡面，所以每一個階段呈現(xiàn)了不同的信號。發(fā)現(xiàn)了規(guī)律后，他們建模推斷那塊芯片的刻蝕深度。
項目結(jié)項后，團(tuán)隊成員把那塊芯片切開看了看，發(fā)現(xiàn)確實(shí)跟王琛想的一模一樣。
學(xué)生感到不可思議，驚呼，“到底是怎么做到這么精確的”。在王琛看來，這就是物理學(xué)的一個“土辦法”，沒想到真的有用。團(tuán)隊后來以此申請了國際專利，它比傳統(tǒng)切換成本更低，方法也更簡單，“其實(shí)是非常好的基本集成過程中的一個方法”。
它就像他們往復(fù)日常的科研縮影：做理論預(yù)測，反復(fù)驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)了一種新技術(shù)的突破?！巴ㄟ^智慧預(yù)知前面有個坑，然后跳過去了，回頭一看那果然有個坑?！彼僖淮巫C明了技術(shù)的發(fā)展還是要靠思想。
2021年度青山科技獎的入選者李先鋒對此也深有同感。他的研究方向是“全釩液流電池系統(tǒng)”。去年，由他研究團(tuán)隊的技術(shù)成果做支撐，在大連建成了一套全球最大的400兆瓦時（液流電池）儲能電站——如果電網(wǎng)斷電，這個電站可以保障大連重要應(yīng)急部門4小時的用電供應(yīng)。
李先鋒是在博士時期發(fā)現(xiàn)了自己的學(xué)術(shù)新大陸。有一次，他在測溶解性時，把實(shí)驗(yàn)材料放到一個培養(yǎng)皿里，就離開了實(shí)驗(yàn)室。第二天，皿里結(jié)出了一張膜。這讓他感到很好奇，“這東西竟然可以做膜”“它可以做什么？”他開始查閱大量資料，由此開始了燃料電池質(zhì)子交換膜的研究。
后來他出國留學(xué)，學(xué)成歸來后，把興趣和國家重大需求結(jié)合起來做應(yīng)用導(dǎo)向的技術(shù)研究，“從一個小的膜的研發(fā)走到整個系統(tǒng)的集成的過程”。
不時會有人問他，現(xiàn)在有這么多電池技術(shù)推陳出新，他生產(chǎn)的釩液流電池未來會不會過時被替代？對此，李先鋒很淡然?！拔覀?yōu)槭裁匆隹蒲校科鋵?shí)，我們時時刻刻向前走，總會遇到一些新問題新挑戰(zhàn)，嘗試解決，又會有新發(fā)現(xiàn)。這是一種動力，科研的新鮮感和好奇心永遠(yuǎn)不會消失?！痹诶钕蠕h看來，技術(shù)總在更新?lián)Q代，科研是無止境地求解未知的過程。
“女性做科研也有獨(dú)特優(yōu)勢”
伴隨余彥科研道路的是持續(xù)的熱忱。高中時，她是化學(xué)委員，她喜歡看一些化學(xué)家的故事，比如科學(xué)家們經(jīng)過666次實(shí)驗(yàn)發(fā)明了一種農(nóng)藥，幫助農(nóng)業(yè)發(fā)展。
考上大學(xué)后，她自然選擇了化學(xué)專業(yè)。那是1997年，計算機(jī)是熱門專業(yè)，而一個女生去學(xué)化學(xué)，“人家會覺得是不是要去化工廠工作?！?/p>
但余彥沒想那么多。她父母都是小學(xué)老師，自然地認(rèn)為，學(xué)了化學(xué)，畢業(yè)后至少可以做中學(xué)化學(xué)老師。2002年本科畢業(yè)后，她同時考上中科大的碩博五年連讀和上海的公務(wù)員。選擇哪條路？她糾結(jié)了一陣，決定遵循內(nèi)心想多讀點(diǎn)書的想法。母校的研究氛圍很好，以后也可以出國留學(xué)，見識更大的世界。
余彥很要強(qiáng)，她的研究工作有很多體力活，需要合成樣本，再組裝成電池。在實(shí)驗(yàn)室里，要戴兩個密不透風(fēng)的厚手套，在充滿惰性氣體的箱體里組裝，“大熱的天，一站一兩個小時，出來后大汗淋漓。”
做教授的前五年對余彥來說是最難的，除了做研究，她還要上課、帶研究生、備課、出差開會，經(jīng)常需要連軸轉(zhuǎn)。做鈉離子電池研究，需要申請國家基金，當(dāng)申請國家優(yōu)秀青年基金的時候，她連續(xù)申請了五次，前兩次答辯都沒有走到最后，第三次答辯才順利通過，這個經(jīng)歷也讓她的內(nèi)心變的更強(qiáng)大，更堅韌。
在余彥眼中，女性做科研上有許多優(yōu)勢，比如做研究更耐心、更專注，也更細(xì)心。她習(xí)慣于把日常生活中的所見所聞結(jié)合到科研的思考中。做鈉離子電池研究的時候，她遇到一個實(shí)驗(yàn)，需要把材料做成中空的，但一直毫無進(jìn)展，她開始了曠日的苦思冥想，“吃飯在想，走路也在想”，半年后終于找到一個辦法?；A(chǔ)科研的突破是坐冷板凳，久久為功。
十年前，余彥是國內(nèi)最早做鈉離子研究的人，很多人不理解，但在漫長的科研過程中，她證明了自己的前瞻性。
“工業(yè)化是為了讓人更好地生活”
“我們有一個概念，叫 from lab to Fab?！睂ν蹊碚f，科研的目的是為了服務(wù)社會，讓社會往好的方向發(fā)展。當(dāng)環(huán)感芯片通用化后，他希望未來它可以更縱深地走向產(chǎn)業(yè)。隨著政策的倡導(dǎo)和全社會對環(huán)境的重視，未來的市場將很廣闊。
“我們希望能夠推動技術(shù)一步步進(jìn)步，最終能夠走在產(chǎn)業(yè)前面。當(dāng)產(chǎn)業(yè)需要這種技術(shù)時，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好了，為它賦能?！蓖蹊≌f。
這也是李先鋒經(jīng)常思考的問題——怎么真的挖掘出研究中的價值？產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依賴于應(yīng)用技術(shù)，而后者則以純科學(xué)研究為基礎(chǔ)。雖然短時間內(nèi)很難產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，但純科學(xué)研究所發(fā)現(xiàn)的新原理、新方法對社會卻有重要推動作用。
因此，不論是應(yīng)用技術(shù)研究，還是純科學(xué)研究，長期投入于其中的科研人員都需要支持和喝彩。李先鋒認(rèn)為，青山科技獎是一個引導(dǎo)，讓全社會關(guān)注到有一批科研工作者正在深耕生態(tài)環(huán)保這一重要領(lǐng)域。更重要的是，它倡導(dǎo)了對科技創(chuàng)新的鼓勵和對科研人員的尊重。尤其對于剛起步階段的青年科學(xué)家，這是一把上坡的推力。余彥也認(rèn)為，這樣的科學(xué)獎項近年越發(fā)受重視，說明無論是國家、企業(yè)，還是個人，慢慢都在轉(zhuǎn)變意識，未來將迎來更大的進(jìn)展。
“很多事情不是一個科技工作者能解決的，而是全社會的問題?！蓖蹊t認(rèn)為，青山科技獎呼吁科研成果的轉(zhuǎn)化，把科研精神和企業(yè)需求融合，最后推動技術(shù)發(fā)展，這是一個理想社會的狀態(tài)。雙碳戰(zhàn)略放眼2060年，“需要每個人心中有一個根，一個定力”。為此，他在清華專門開設(shè)了一門環(huán)境倫理的課，指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知復(fù)雜情境下的科學(xué)倫理。
“現(xiàn)在我們國家特別需要掌握倫理價值且動機(jī)非常純良的人站在工程實(shí)踐的第一線，去引導(dǎo)科技發(fā)展。”王琛想培養(yǎng)更多這樣的學(xué)生。
余彥也以此為追求。連續(xù)21年，她一直對自己的研究方向很堅定，既是因?yàn)檫@對國家“非常必要，且有緊迫性”，也來源于她篤定的信念——工業(yè)化最終的目的應(yīng)該是為了讓人更好地生活?！拔蚁Ｍ易龅臇|西真的有一點(diǎn)點(diǎn)用處?！彼龔男∠矚g看金庸的小說，骨子里是一個俠女，想為這個世界做點(diǎn)什么?，F(xiàn)實(shí)中，她在化學(xué)研究的不確定性中找到了寄托，它可以幫她創(chuàng)造很多沒有的東西，讓人類生活更美好。
據(jù)了解，青山科技基金是由美團(tuán)發(fā)起，中國科協(xié)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)學(xué)聯(lián)合體、中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會作為戰(zhàn)略合作伙伴共同參與，相關(guān)學(xué)會和行業(yè)協(xié)會共同支持的公益性基金。該基金資助方向包括青年科學(xué)家公益性獎項“青山科技獎”和“科創(chuàng)中國”美團(tuán)青山環(huán)保科技創(chuàng)新示范項目兩大分支。為鼓勵更多青年學(xué)者投身綠色低碳基礎(chǔ)科研，在材料科學(xué)、化學(xué)、化學(xué)工程、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，有關(guān)鍵推動作用的青年科研工作者都可申報。6月5日，第三屆“青山科技獎”申報正式啟動，今年將重點(diǎn)關(guān)注綠色低碳材料、碳捕集及資源化利用、新能源及儲能、降碳減污協(xié)同控制四大議題。
（文章來源：經(jīng)濟(jì)參考網(wǎng)）
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