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伍晖:进军“电化学”

来源:科技日报 2014-5-21 刘丽

  2000年,17岁的伍晖考入清华大学。这个深受做化学老师的父亲影响而迷恋实验室的大男孩,顺理成章地选择了化学工程系的高分子材料化学专业。

  从小就喜欢跟随父亲去化学实验室里的伍晖,对那些试剂、材料和各种各样试管、烧瓶有着说不出的喜爱。大二开始就能进入实验室动手实验,在他看来是最幸福的事。从此,这个本科生泡在实验室里的时间一点也不比研究生短。

  除了打好扎实的基础外,实验室里也经常能看见伍晖的身影。大学四年,通过动手实验,伍晖也做出了几个成果。用他自己的话说,是“小打小闹”和“好玩的成果”。不仅如此,他还凭借其中一个成果在大学生挑战杯比赛中获奖。

  本科期间的“小打小闹”,坚定了伍晖走学术道路的信念。毕业以后,他以优异的成绩被推送本校研究生。当时他交叉到了材料系,不是高分子材料的背景虽然是一种劣势,但从另一方面来说,也给他从不同角度做科研的思路。“当时我发现,清华的材料学院的力量非常雄厚。如果把我们在化工,或者有机化学方面的背景,结合到材料学院,将发展出一个很前沿的学科。”

  抱定这样的信念,伍晖继续材料系跟随潘伟教授读博士。博士期间,他负责的一个项目是通过一个传统的高分子材料——纳米纤维的加工手段,进行转型,应用到无机的陶瓷纳米纤维的制备和性能的研究方面。

  “这个项目的收获很大,我们做了很多很有意思的东西,也自由拓展了很多好玩的东西。如各种陶瓷纤维,甚至一些金属纤维……还有一些功能期间,以及一些仿生表面。”谈起项目,伍晖讲得头头是道,笑起来像个孩子。

  博士期间,伍晖不仅沉浸于他的实验,还把实验结果上升到理论层面,发表了十几篇学术论文,其中有一些在比较高端的刊物上发表。他的博士论文还被评为北京市优秀博士论文和全国优秀百篇博士论文。因为这些优异的成绩与学术成果,伍晖也被冠以清华大学的学术新秀等头衔。“从本科时的小打小闹,到能够设计科研计划,继而做一些具有创新性、独创性的研究,最后发表论文。这种掌控全程的训练,对我来说是非常宝贵的。”

  2009年,伍晖申请到了美国斯坦福大学的博士后。斯坦福大学的材料系是虽然只有十几名教授,但它的学术地位却在美国排名第三,在材料专业方面,仅次于麻省理工大学和西北大学。在这种“小而精”的学术氛围浓厚的学校里,伍晖在年轻的崔屹教授带领下,进入科研的又一个新阶段。

  如果说,在清华大学,潘伟教授深厚扎实的积淀对他影响深远;那么,在斯坦福大学,崔屹教授的激情和闯劲又使他深受感染。两位导师的不同风格、中西合璧的科研思路,让伍晖在学术道路上不断前行。

  深厚的积淀和对科研的热情,让伍晖在专业领域崭露头角。

  近年来,伍晖在清洁能源相关的无机功能材料和无机功能纳米纤维的结构、功能一体化领域进行了长期的探索,特别是对锂离子电池电极材料和氧化物纳米纤维材料的可控合成组装、性能、功能及应用进行了系统的研究。

  无论是“面向电化学能源存储的无机功能材料”、“基于纳米纤维网络的高性能透明电极”,还是“功能纳米纤维的可控合成与物理性质”,都取得了有创新性的成果。不仅如此,在推进科技成果产业化方面,伍晖也多有建树。“好玩”的成果,同样被他广泛推进到能应用的“好玩”的领域。比如,他通过探索材料的光学性质和材料微观结构调整对其性能的影响,获得了具有高柔性、低成本、可大规模制备等优点的高性能透明电极材料,并成功实现了该新型电极在太阳能电池和手机柔性触摸屏的应用……这些探索都对纳米材料最终进入应用领域具有重要意义。

  说起未来的打算,伍晖又兴致勃勃地介绍起他正在开展的研究工作——电纺丝一维纳米复合纤维电化学能源存储材料的研究。“锂离子电池是目前应用最为广泛的电化学储能器件之一,具有能量密度高、输出功率大、无记忆效应等诸多优点,在移动电子设备领域已经得到了广泛的使用。但是针对未来的智能电网、电动汽车等方面应用的要求,锂离子电池的能量密度和循环性能尚需要得到进一步提高。因此,新型高容量锂离子电池电极材料的开发具有重要的科学意义和应用价值,相关研究成为了竞争激烈的学术前沿,世界各国均对此投入了大量的注意力。”

  除了电化学存储材料本身的性能之外,伍晖还注意到一些问题。“目前,报道过的硅纳米电极大多采用了复杂、昂贵的制备手段,成本高昂、产量低、工艺复杂,并且难以与现有电池工业结合,不适合在实际锂离子电池中得到大规模推广。我们判断,未来的硅基电极应该具有合理增高的容量,达标的循环寿命,并采用基于低成本、高产率、易于规模化生产的制备方法。”因此,伍晖和他的团队在新项目中将侧重于设计和开发具有稳定电化学循环特性的硅纳米电极的宏量制备方法。

  “如果成功,这个课题将同时在基础电化学理论和高性能电池的应用开发方面带来很大的价值。”伍晖笑道。

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2014-05-21 14:03:27]
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