從農村娃到終身教授！他說“讀博千萬別內耗，更別怕麻煩導師”
2024-04-25 14:54:37
作者：材料學網 來源：材料學網
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“追求更高的生活質量而攻讀博士學位？那可真是個誤會！”劉平，這位在美國加州大學圣地亞哥分校任教了八年的學者，已經成功勸退了許多在科研路上迷失方向的學生。 在這所頂級學府，劉平教授接觸過無數對未來充滿迷茫，卻在家庭的期望或是社會的壓力下選擇了攻讀博士的學生。他們都誤以為這條道路是通向名利與地位，但卻沒有真正理解科研的內在精神和真諦。 劉平教授深知，科研需要的不只是毅力和才智，更需要的是對未知世界的熱愛和好奇心。沒有真正的興趣作為驅動，科研之路將會充滿荊棘和坎坷。因為，科研需要那種“松弛感”，一種源自內心的自由和寧靜，只有如此，研究者才能在漫長的歲月里保持初心，持續探索。 劉平教授不僅有著深刻的洞察，他的教育方式更是寬嚴相濟。他尊重每一個學生的選擇，鼓勵他們追尋內心的熱情。同時，他也嚴格要求，確保學生在科研的道路上能夠嚴謹、專注。正是在這樣的指導下，他的學生們在科研上取得了顯著的進步，團隊也多次取得了重大的科研成果。 最近，劉平教授的研究團隊在固態鋰硫電池領域取得了開創性的進展。他們成功地解決了長期困擾科研人員的難題，研發出了具有自我修復功能的固態鋰硫電池。這一重大突破不僅為新能源領域帶來了新的希望，也為人類社會的可持續發展注入了新的活力。 這項革命性的研究成果在享有全球聲譽的《Nature》雜志上發表，進一步證實了劉平教授和他團隊的卓越能力和遠見。在追求科研的道路上，他們不僅用智慧和汗水書寫了屬于自己的輝煌篇章，更為整個科研界樹立了新的標桿和榜樣。
新能源汽車市場的火熱，讓鋰電池產業迎來了前所未有的發展機遇。從電動汽車到電網儲能，各大企業紛紛瞄準了全固態電池這個潛力巨大的領域，希望能在這里實現技術突破。其中，固態鋰硫電池因其獨特的優勢，成為了眾多研究團隊關注的焦點。 這種由固體電解質、鋰金屬負極和硫正極組成的固態鋰硫電池，被譽為是現有鋰離子電池的理想替代品。它不僅能量密度更高，還具備更低的成本。硫作為一種原材料，其化學特性簡單明了，全球硫資源豐富，因此成本相對低廉。 固態鋰硫電池的最大亮點在于其高能量密度。理論上，這種電池每公斤儲存的能量至少是傳統鋰離子電池的兩倍。這意味著，在不增加電池組重量的情況下，電動汽車的續航里程可以實現翻倍。這樣的優勢，無疑讓固態鋰硫電池成為了新能源汽車領域的明星產品。 然而，盡管全球范圍內有許多研究團隊致力于固態鋰硫電池的研發，但多年來他們幾乎都遇到了同樣的難題：硫的固有特性給研究帶來了極大的困擾。盡管如此，這并沒有阻擋科學家們探索的腳步。他們堅信，只要攻克了硫的問題，固態鋰硫電池將成為未來新能源汽車領域的王者。
在15年前，劉平就開始了他的探索之旅，目標是利用高分子硫化物打造出一種固態鋰硫電池。這是一項艱巨的任務，因為它不僅需要克服科研難題，還需要應對耗時漫長、成果難見的挑戰。硫本身是一種不導電的物質，而且，在充電和放電的過程中，硫正極的體積會發生高達80%的顯著膨脹，這會導致電池結構的損壞，減少與固體電解質的接觸。這些問題不僅損害了固態電池的整體性能，還縮短了其使用壽命，嚴重影響了電荷的穩定傳輸。 然而，就在最近，劉平團隊取得了一項重大突破。他們巧妙地運用了“碘”這個元素，打破了這些困擾科研界多年的難題。這個發現，不僅將固態鋰硫電池的研發向前推進了一大步，而且對整個全固態鋰硫電池產業產生了深遠影響。從此，一切都將變得與以往不同，我們有望見證一種更加高效、穩定、耐用的固態電池的出現。
在化學的世界里，硫化碘這個名字或許并不為人所熟知。然而，劉平及其團隊的研究卻為我們帶來了一個令人振奮的發現。他們通過獨特的實驗方法，成功地將碘分子巧妙地嵌入了晶體硫的結構之中。這一創新不僅催生了全新的化合物，更令人驚訝的是，這種由硫和碘組成的晶體導電性竟然高達僅用硫制成的晶體的1000億倍，其電導率更是提升了驚人的11個數量級。這一發現不僅突破了硫作為絕緣體的傳統認知，更帶來了新的可能性。令人矚目的是，這種新化合物的熔點竟然只有約65攝氏度，遠比一杯熱咖啡的溫度還要低。與之相比，硫和碘的熔點都在100多攝氏度左右。這一特性使得它在固態電池領域具有巨大的應用潛力。 在現有的鋰離子電池中，電解質通常采用液態形式，這意味著即使正極材料發生膨脹或收縮，液態電解質也能靈活適應，保持與固體的完美接觸。但在固態電池中，液體電解質被替換為固體電解質，這帶來了全新的挑戰。一旦正極和固態電解質之間的界面因膨脹而受損，空隙的產生將導致離子無法有效傳輸給電極材料，從而使電阻上升，最終損害電池性能。 然而，劉平團隊的這一發現或許為解決這一問題提供了新的思路。這種低熔點的新化合物或許能夠作為一種先進的固態電解質，既能在溫度變化的環境中保持穩定的性能，又能有效防止因正極膨脹而產生的空隙問題。這一突破性的研究不僅為我們揭示了硫和碘之間前所未有的化學反應，更為固態電池的未來發展鋪設了堅實的基石。這種低熔點的新化合物，就像是為問題量身定做的解決方案。當電池在正常工作狀態下，溫度可以輕松攀升至60攝氏度以上，這時正極就能巧妙地熔化，填補空隙，自愈損傷的界面。研究人員為了證實這種創新正極材料的實用性，精心構建了一款測試電池，并對其進行了嚴格的充電與放電循環考驗。經過400多次循環挑戰，電池依然保持穩定，令人贊嘆的是，它還保留了高達87%的容量。硫化碘正極材料的誕生，無疑是固態鋰硫電池領域的一大突破，它掃清了商業化的最大障礙，預示著高能量密度固態電池產業的嶄新篇章。目前，這個團隊正全力以赴，通過優化電池結構設計和擴展電池體積，努力推動固態鋰硫電池技術的飛速發展。未來，我們可以期待這項技術帶來更多激動人心的突破和進步。
劉平，一個江蘇農村走出的科研之星，他的故事是夢想、努力和堅持的完美結合。他出生在一個沒有科研氛圍、更無科研基因傳承的家庭，父親只讀過幾年小學，母親則從未踏足學堂。然而，劉平的心中卻早早地對科學家這一職業產生了模糊而堅定的向往。 這一夢想的種子，是在他奮力考上復旦大學后才開始生根發芽的。復旦的濃厚研究氛圍，讓他有機會親身體驗實驗室的奇妙世界，聆聽各種學術報告。這段經歷，為他的科研之路打下了堅實的基礎。 在復旦，劉平選擇了化學系中較為小眾的電池專業，但他對電化學的熱情從未減退。他的眼光獨到，早在1991年索尼公司推出第一款商用鋰離子電池時，他就已經預見到了這一領域的廣闊前景。他的博士論文課題便是研究供鋰離子電池使用的負極材料，這一領域的研究為他在學術界和產業界都贏得了廣泛的認可。 為了在電化學領域有更深的造詣，劉平前往美國國家可再生能源實驗室進行博士后工作，專攻薄膜鋰電池。他的卓越成就讓他獲得了永久職位。六年后，因家庭原因，他搬到了加州，加入了HRL實驗室（通用汽車和波音公司合資的工業實驗室）能源技術部，擔任高級科學家兼經理。在他的領導下，一個年度預算超過500萬美元的研究部門應運而生，致力于創新多種儲能技術，包括可充電電池、燃料電池、儲氫和電化學電容器等。 劉平的成功故事，不僅僅是他個人的奮斗歷程，更是無數有夢想、有才華、有決心的人追求科研理想的真實寫照。他用自己的行動證明了，無論出身如何，只要有夢想、有勇氣、有行動，就一定能在科研的道路上創造出屬于自己的輝煌。在歷經九年的辛勤耕耘后，劉平博士成功躋身美國能源部先進研究計劃署（ARPA-E）的項目主任之列。他不僅發起并主導了電動汽車儲能和熱管理技術的前沿研究項目，而且掌管了總投資超過一億美元的龐大預算。這位年富力強的科學家，職業生涯的前二十多年一直在能源材料領域深耕不輟，尤其對電池技術懷有濃厚興趣。 直到2016年，當劉平博士步入知天命的年紀時，他作出了一個出人意料的決定：加盟加州大學圣地亞哥分校，成為一名副教授。盡管他的科研成就已經得到了廣泛認可，這位“半路出家”的老師依然保持著對學術界的熱情。事實上，無論是在工業界還是政府部門的工作經歷，都未能動搖他對教育和科研的熱愛。 “我選擇加入學術界，絕不是為了追求更高的收入。”劉平坦言，“我以前的工作薪水遠比大學老師豐厚，但我熱愛教學，喜歡與學生互動，這是一種無法言喻的愉悅體驗。而且，學校是一個充滿活力和創意的地方，永遠都有新鮮的面孔和思想。” 對于劉平而言，在Nature上發表科研成果固然是令人驕傲的時刻，但他追求的遠不止于此。他致力于讓科學研究對生產和生活產生實質性的影響。2021年，他與他人攜手創立了Tyfast公司，旨在將電池技術推向商業化。此前，劉平團隊已經在2020年9月的Nature雜志上展示了他們在鋰離子負極材料研究方面的突破性成果，而Tyfast公司正致力于將這些創新技術轉化為生產力。 展望未來，劉平對固態鋰硫電池的研究充滿期待。這項技術無疑將為電池領域開辟更為廣闊的發展空間，而他的探索之路也將繼續向前延伸。
在攻讀博士學位期間，劉平深受其導師吳浩青教授的影響，吳教授不僅是中國科學院院士、復旦大學化學系教授，更是我國電化學領域的奠基人之一。在吳教授的指導下，劉平深刻體會到了獨立研究的重要性。 吳教授對學生的培養方式別具一格。他從不為學生安排瑣碎的任務，而是注重培養學生的基本功，之后便放手讓他們自由探索，在資源充沛的前提下，任其發揮，隨心所欲地進行研究。這種寬松的科研環境極大地激發了劉平的創新能力與科研熱情。 值得一提的是，吳教授具有前瞻性的研究視角。在當年，他果斷提出了關于碳負極材料的探索方向，這一決策對劉平后來的科研生涯產生了深遠的影響。劉平感慨道：“吳教授的大膽設想，不僅為我指明了研究方向，更在無形中培養了我獨立思考與解決問題的能力。這段寶貴的經歷讓我受益終身。”
劉平，一位杰出的學者和導師，他不僅在學術上有所建樹，更在教育學生方面展現出極高的熱情和智慧。他堅信，一個好的導師不僅要傳授知識，更要培養學生的獨立思考和創新能力。 在劉平看來，一個優秀的學生不僅要有扎實的知識基礎和獨立研究的能力，更要有對科研的熱情和興趣。他經常告誡學生：“不要僅僅把科研當作一項任務去完成，而是要把它當作自己的事業去追求。”他鼓勵學生勇于探索未知領域，挑戰學術前沿，發掘自己的科研潛力。 劉平最欣賞的學生之一是周建斌，一個充滿自主性和科研熱情的學生。周建斌不僅具備扎實的專業知識，更有堅韌不拔的毅力和對科研的無限熱愛。劉平曾笑稱他是“團隊里的超級永動機”，因為他總是能夠全身心地投入到實驗中，不知疲倦地探索科學的奧秘。 然而，劉平也深知科研之路并非一帆風順。他深知學生們在生活和工作中會面臨各種困難和挑戰，因此他總是盡力去理解他們的處境，給予他們必要的關心和支持。當學生們遇到精神狀態不佳的情況時，他會毫不猶豫地建議他們暫時放下手頭的工作，好好休息，調整心態。他相信，只有身心健康、心態平衡的學生才能更好地面對科研的挑戰，取得更好的成果。 總之，劉平不僅是一位卓越的學者，更是一位富有愛心和智慧的導師。他用自己的行動詮釋了什么是真正的教育，如何培養出既有知識又有情懷的優秀學生。他的教育理念值得我們每個人去學習和借鑒。
與導師共舞：學術之路上的和諧共創在學術的殿堂里，學生與導師之間的關系如同一場精心編排的舞蹈，每一個步伐、每一個轉身都蘊含著深厚的意義。劉平教授，作為這場舞蹈的資深舞者，對此有著獨到的見解。 “博士生涯，是一場心靈的探險。”劉平教授深情地說，“學生們，不要害怕向導師袒露心聲，不要害怕麻煩我們。你們的每一個想法，都是我們共同探險的指南針。即使你們的研究遭遇了挫折，也要勇敢地告訴我們。因為，有時候你們眼中的壞消息，到了我這里，可能會變成一道照亮前行道路的光芒。” 劉平教授堅信，導師的職責遠不止于指導研究。“衡量一個導師是否稱職，有一個不為人知的標準。”他微笑著說，“那就是看他們的學生是否對科研保持著熱情，是否愿意繼續在這條路上探索。如果我的學生畢業后仍然熱愛科研，那我就認為我盡到了責任。但如果他們因為我而放棄了科研，那我就算是失職了。” 在這位資深導師的心中，“最重要的作品不是論文，而是學生！”每一個從學生身上煥發出的光彩，都是對他付出最好的回報。因此，他鼓勵學生們勇敢地面對困難，積極地尋求幫助，因為只有這樣，他們才能在學術的舞臺上綻放最耀眼的光芒。
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