张强专访|从科学研究到成果转化,在正确的时间找到正确的人做正确的事


近日,清华大学化学工程系张强副教授接受了材料人的采访。张强副教授主要从事能源材料研究,研究内容主要包括金属锂、锂硫电池、电催化及其碳基能源材料化工。以下是采访详细内容:

材料人:您是25岁博士毕业,27岁在清华任副教授。Web of Science数据库统计显示其中近五年有您署名的文章就有35篇高被引文章,我想了解您是如何在科研领域取得这些成绩的呢?

张强老师:首先,从个人角度来讲是我是比较幸运的,我初中只念了一年,所以我在上清华的时候也只有16岁,比我同级的同学一般要小3岁,沾了年龄的光。

其次,我觉得主要还是我们能够选对方向,能够有很好的团队,有很好的同学可以加入到课题组一起努力!比较幸运的是我能够在11年回国之后迅速看到像锂硫电池、锂金属这样非常有发展潜力的多学科交叉的研究话题,我在回国初期就开始尝试着手这些方向的探索。

清华最大的优势是有高水平的同学,良好的学术氛围和研究平台,我就可以很开心地做科研。

总的来说就是一句话吧,在正确的时间找到正确的人做正确的事情。

材料人:您除了自身优秀以外,我们了解到您的课题组也有很多优秀的学生,我们很想知道您在培养这些优秀人才上有什么独特的方法和见解吗?

张强老师:我觉得积极向上的氛围肯定是最重要的,文章在我们这里并不是一切,我们也并不是要求学生一定要发好文章,关键是要有对于科研的志向和兴趣。

在科研的初期,我并不鼓励学生一开始就去做实验,而是要慢慢地了解一些领域,建立对科研的一种审美,无论是追求探索自然、科学这种纯粹美还是工程实用导向的审美都是需要有的。要培养同学深入思考、形象表达、沟通交流的软实力。

我并不鼓励学生去做很多实验,而是要学会聪明的“偷懒”——提炼问题,思考问题。我希望的是学生能够花时间把这件事情想明白并挑最为关键的环节去做,要事先看到这里面最为关键的点是什么。清华这边课题组人员少,实验室面积也很有限,你聪明的地方就是你能够花最少的力气干最为重要、最有影响力的事情。

所以导师要培养学生的志向、兴趣、自信,帮助他们在研究过程中寻找闪光点,鼓励他们提出新想法、新思路。

材料人:在锂硫电池领域您已经是世界top5的水平,很想知道您在和国际该领域知名学者合作时,会偏重哪些方面呢?

张强老师:我觉得合作上来讲当然还是互补性关系是更好的状态,这样我们的特长与别人的特长能够更好地互补。另外,每个人的合作方式和留学经历等还是有很大关系的。要做到和而不同,要能保持对于科学家的欣赏。

材料人网:我发现您在科研领域除了论文质量产量高这个特点之外还非常重视专利的申请发表,我很想了解一下您是怎样考虑这个布局的?

张强老师:这是一个很好的问题。首先我在清华工作,清华是一个有着工科立校的传统氛围。所以清华对科研的要求是“顶天、立地、树人”三个聚焦。

在清华做研究一个最大的好处就是学生生源确实非常好。清华的学生在全世界来讲也是处于顶尖水平。所以,这样就很容易将最好的学生放在国际前沿领域,开展新概念、新原理和方法的研究。

第二,我也赶上了千载难逢的历史机遇。当代我们国家正在实施创新驱动发展战略,这实际上为科研工作提供很多契机。国家提出供给侧改革,也希望把原来的一些密集型产业向具有高科技含量的产业进行引导。这是时代给予的一个机会,让一些新的研究成果可以向产业化转化。既然有这样一个契机,我们就希望提前布局专利,以满足技术发展和市场需求,并让团队成员在科研过程中获得幸福感和相应回报。

总的来说,就是有高水平人才、有千载难逢的大环境、有国家的政策鼓励,所以你们看到的就是我们在论文专利两方面都比较重视的现状。

材料人相对于其它做纯学术研究的课题组,您团队的布局确实要更远一些,不知道目前再这样的布局下,现阶段您所在团队取得了怎样的转化成果?

张强老师:首先是氛围。我所在的课题组在清华化工系,我们这个团队是在45年前左右成立的。金涌院士、魏飞教授等长辈在流化床的应用转化、在当代多相反应工程领域做出了非常多开创性的学术成果和化工产业。他们都是我长期努力学习的榜样。我作为一个年轻人,从前在这里成长过,现在在这里工作,自然就考虑怎样将一个成果做成产业。这也是我们清华化工人的一个传统。

第二个就是从科研上来讲,平时也会接触很多的企业,与他们交流。从能源上来讲,我们可以接触到很多做电池材料的企业。事实上,魏飞教授开发的碳纳米管制备技术,已建立了目前世界上最先进的碳管生产生产线,在北京和镇江有多套生产线,年产电池用浆料达上万吨,碳管浆料占锂电导电剂龙头位置。这种亲身经历的从技术到产业的成长过程和文化的熏陶,让我在从事能源材料研究时思考如何主动地加强与市场、与企业的联系,这也为我们如何定位学术提供了指导和引领。能源材料同仁的帮助和鼓励也是我不断前行的动力。

材料人:在您刚刚所说的产业化过程中您有没有遇到什么的困难?

张强老师困难当然是很多的。像我们做下一代新体系电池面临的困难之一就是怎么让政府、让投资人对你的这个新体系感兴趣,这就需要你找到一些很好的商业模式。在这个过程中你不要将目标定得太大,最好与我们的工业做好对接,把握好市场需求,找好切入点。目前做市场转化并不需要你使用最尖端的技术,但是一定要是最实用、效果最好、性价比最高的技术,这才是关键。

材料人网:还有我们注意到您在锂硫电池这方面做得非常好,就目前的大环境来说,您觉得发展前景怎么样?

张强老师:从技术需求和性能来讲锂硫电池有广阔的发展空间的。锂硫电池本征的高比能的特征,使其在很多强调重量比能量的场合有广泛的应用前景。但是锂硫电池的实用化还面临很多挑战。现在广泛推广的是锂离子电池,是基于插层化学反应。打个比方,有两个房间分别在二楼和三楼,锂离子从三楼到二楼,就能释放能量。但锂硫电池不一样,它是从三楼到二楼放能量时要把三楼所有的桌子椅子都拆掉,充电时要重新组装出来。这样一来难度就增加了很多。

但是幸运的是如今的科学研究能力发展很快,锂硫电池的性能正在逐步改进,国内很多单位在锂硫电池领域开展了特别出色的工作,如中科院系统、北理工、国联汽车、防化院、南开、武大、浙大、华科、武汉理工等单位。有很多家单位都在攻关和努力,而且每家的技术路线都各有不同,这对产业的兴起是件好事。碳纤维从1950年提出概念到现在广泛使用现经历了五六十年。锂硫电池也是一样的,需要能够定位市场,能够找好商业模式。

材料人网:您觉得锂硫电池替代目前的锂离子电池可能性大吗?

张强老师:我认为不是替代的关系。每种电池都有它各自的特征,所以我并不认为这几种电池是谁替了谁,而是谁能更好满足特定应用的需求。我们做研究就是要把这种电池能力变强,但是不存在一出来就把其他电池打败了。电池研究就是百花齐放,关键就是要给自己定好位,找好适合各个电池特性的应用场合。

材料人网:那您目前的产业化定位是往哪些方向推进呢?

张强老师:我学术出身是做碳材料化工研究,所以怎样把三维石墨烯以及相关的材料更好地应用起来做下一个衍生产品,这是一个相对现实的目标。能够把相关的材料加工到正极材料或负极材料,做成电池的实用添加剂,这是个比较现实的东西,这是个近期目标。中期目标是把高比能电池所需的更新的关键能源材料,比如说金属锂的改性怎么把锂保护做好,这样能匹配很多正极材料,构筑高性能化学电源动力系统。更长远的目标是满足未来人类的新需求,应对社会发展带来的全球挑战。社会生产力进步了,现代产业不仅仅满足衣食住行基本需求,更可持续的发展才是关键。随着机器人技术成熟、互联网+拓展、5G推广、精准医学突破、脑科学革命,会带来很多难以想象的更高层次的精神和物质文化需求。

【采访后记】

在采访过程中张老师说的一句话让我印象深刻,“在清华,学生是最宝贵的财富,大家都想把孩子送到清华,我们的任务就是怎么样能找到好的课题,能够帮助学生快速成长,我觉得这是我的责任。”而在整个采访过程中,“责任”两个字也是出现频次最高的,而这两个字也贯穿于张老师对待学生、对待科研、对待产业应用的过程中。未来,祝愿张强老师能够在能源材料这个研究领域取得更多更好的进展!

材料牛编辑吴玫 张莹 赵建伟编辑整理。

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