从农村娃到终身教授！他说“读博千万别内耗，更别怕麻烦导师”
2024-04-25 14:54:37
作者：材料学网 来源：材料学网
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“追求更高的生活质量而攻读博士学位？那可真是个误会！”刘平，这位在美国加州大学圣地亚哥分校任教了八年的学者，已经成功劝退了许多在科研路上迷失方向的学生。 在这所顶级学府，刘平教授接触过无数对未来充满迷茫，却在家庭的期望或是社会的压力下选择了攻读博士的学生。他们都误以为这条道路是通向名利与地位，但却没有真正理解科研的内在精神和真谛。 刘平教授深知，科研需要的不只是毅力和才智，更需要的是对未知世界的热爱和好奇心。没有真正的兴趣作为驱动，科研之路将会充满荆棘和坎坷。因为，科研需要那种“松弛感”，一种源自内心的自由和宁静，只有如此，研究者才能在漫长的岁月里保持初心，持续探索。 刘平教授不仅有着深刻的洞察，他的教育方式更是宽严相济。他尊重每一个学生的选择，鼓励他们追寻内心的热情。同时，他也严格要求，确保学生在科研的道路上能够严谨、专注。正是在这样的指导下，他的学生们在科研上取得了显著的进步，团队也多次取得了重大的科研成果。 最近，刘平教授的研究团队在固态锂硫电池领域取得了开创性的进展。他们成功地解决了长期困扰科研人员的难题，研发出了具有自我修复功能的固态锂硫电池。这一重大突破不仅为新能源领域带来了新的希望，也为人类社会的可持续发展注入了新的活力。 这项革命性的研究成果在享有全球声誉的《Nature》杂志上发表，进一步证实了刘平教授和他团队的卓越能力和远见。在追求科研的道路上，他们不仅用智慧和汗水书写了属于自己的辉煌篇章，更为整个科研界树立了新的标杆和榜样。
新能源汽车市场的火热，让锂电池产业迎来了前所未有的发展机遇。从电动汽车到电网储能，各大企业纷纷瞄准了全固态电池这个潜力巨大的领域，希望能在这里实现技术突破。其中，固态锂硫电池因其独特的优势，成为了众多研究团队关注的焦点。 这种由固体电解质、锂金属负极和硫正极组成的固态锂硫电池，被誉为是现有锂离子电池的理想替代品。它不仅能量密度更高，还具备更低的成本。硫作为一种原材料，其化学特性简单明了，全球硫资源丰富，因此成本相对低廉。 固态锂硫电池的最大亮点在于其高能量密度。理论上，这种电池每公斤储存的能量至少是传统锂离子电池的两倍。这意味着，在不增加电池组重量的情况下，电动汽车的续航里程可以实现翻倍。这样的优势，无疑让固态锂硫电池成为了新能源汽车领域的明星产品。 然而，尽管全球范围内有许多研究团队致力于固态锂硫电池的研发，但多年来他们几乎都遇到了同样的难题：硫的固有特性给研究带来了极大的困扰。尽管如此，这并没有阻挡科学家们探索的脚步。他们坚信，只要攻克了硫的问题，固态锂硫电池将成为未来新能源汽车领域的王者。
在15年前，刘平就开始了他的探索之旅，目标是利用高分子硫化物打造出一种固态锂硫电池。这是一项艰巨的任务，因为它不仅需要克服科研难题，还需要应对耗时漫长、成果难见的挑战。硫本身是一种不导电的物质，而且，在充电和放电的过程中，硫正极的体积会发生高达80%的显著膨胀，这会导致电池结构的损坏，减少与固体电解质的接触。这些问题不仅损害了固态电池的整体性能，还缩短了其使用寿命，严重影响了电荷的稳定传输。 然而，就在最近，刘平团队取得了一项重大突破。他们巧妙地运用了“碘”这个元素，打破了这些困扰科研界多年的难题。这个发现，不仅将固态锂硫电池的研发向前推进了一大步，而且对整个全固态锂硫电池产业产生了深远影响。从此，一切都将变得与以往不同，我们有望见证一种更加高效、稳定、耐用的固态电池的出现。
在化学的世界里，硫化碘这个名字或许并不为人所熟知。然而，刘平及其团队的研究却为我们带来了一个令人振奋的发现。他们通过独特的实验方法，成功地将碘分子巧妙地嵌入了晶体硫的结构之中。这一创新不仅催生了全新的化合物，更令人惊讶的是，这种由硫和碘组成的晶体导电性竟然高达仅用硫制成的晶体的1000亿倍，其电导率更是提升了惊人的11个数量级。这一发现不仅突破了硫作为绝缘体的传统认知，更带来了新的可能性。令人瞩目的是，这种新化合物的熔点竟然只有约65摄氏度，远比一杯热咖啡的温度还要低。与之相比，硫和碘的熔点都在100多摄氏度左右。这一特性使得它在固态电池领域具有巨大的应用潜力。 在现有的锂离子电池中，电解质通常采用液态形式，这意味着即使正极材料发生膨胀或收缩，液态电解质也能灵活适应，保持与固体的完美接触。但在固态电池中，液体电解质被替换为固体电解质，这带来了全新的挑战。一旦正极和固态电解质之间的界面因膨胀而受损，空隙的产生将导致离子无法有效传输给电极材料，从而使电阻上升，最终损害电池性能。 然而，刘平团队的这一发现或许为解决这一问题提供了新的思路。这种低熔点的新化合物或许能够作为一种先进的固态电解质，既能在温度变化的环境中保持稳定的性能，又能有效防止因正极膨胀而产生的空隙问题。这一突破性的研究不仅为我们揭示了硫和碘之间前所未有的化学反应，更为固态电池的未来发展铺设了坚实的基石。这种低熔点的新化合物，就像是为问题量身定做的解决方案。当电池在正常工作状态下，温度可以轻松攀升至60摄氏度以上，这时正极就能巧妙地熔化，填补空隙，自愈损伤的界面。研究人员为了证实这种创新正极材料的实用性，精心构建了一款测试电池，并对其进行了严格的充电与放电循环考验。经过400多次循环挑战，电池依然保持稳定，令人赞叹的是，它还保留了高达87%的容量。硫化碘正极材料的诞生，无疑是固态锂硫电池领域的一大突破，它扫清了商业化的最大障碍，预示着高能量密度固态电池产业的崭新篇章。目前，这个团队正全力以赴，通过优化电池结构设计和扩展电池体积，努力推动固态锂硫电池技术的飞速发展。未来，我们可以期待这项技术带来更多激动人心的突破和进步。
刘平，一个江苏农村走出的科研之星，他的故事是梦想、努力和坚持的完美结合。他出生在一个没有科研氛围、更无科研基因传承的家庭，父亲只读过几年小学，母亲则从未踏足学堂。然而，刘平的心中却早早地对科学家这一职业产生了模糊而坚定的向往。 这一梦想的种子，是在他奋力考上复旦大学后才开始生根发芽的。复旦的浓厚研究氛围，让他有机会亲身体验实验室的奇妙世界，聆听各种学术报告。这段经历，为他的科研之路打下了坚实的基础。 在复旦，刘平选择了化学系中较为小众的电池专业，但他对电化学的热情从未减退。他的眼光独到，早在1991年索尼公司推出第一款商用锂离子电池时，他就已经预见到了这一领域的广阔前景。他的博士论文课题便是研究供锂离子电池使用的负极材料，这一领域的研究为他在学术界和产业界都赢得了广泛的认可。 为了在电化学领域有更深的造诣，刘平前往美国国家可再生能源实验室进行博士后工作，专攻薄膜锂电池。他的卓越成就让他获得了永久职位。六年后，因家庭原因，他搬到了加州，加入了HRL实验室（通用汽车和波音公司合资的工业实验室）能源技术部，担任高级科学家兼经理。在他的领导下，一个年度预算超过500万美元的研究部门应运而生，致力于创新多种储能技术，包括可充电电池、燃料电池、储氢和电化学电容器等。 刘平的成功故事，不仅仅是他个人的奋斗历程，更是无数有梦想、有才华、有决心的人追求科研理想的真实写照。他用自己的行动证明了，无论出身如何，只要有梦想、有勇气、有行动，就一定能在科研的道路上创造出属于自己的辉煌。在历经九年的辛勤耕耘后，刘平博士成功跻身美国能源部先进研究计划署（ARPA-E）的项目主任之列。他不仅发起并主导了电动汽车储能和热管理技术的前沿研究项目，而且掌管了总投资超过一亿美元的庞大预算。这位年富力强的科学家，职业生涯的前二十多年一直在能源材料领域深耕不辍，尤其对电池技术怀有浓厚兴趣。 直到2016年，当刘平博士步入知天命的年纪时，他作出了一个出人意料的决定：加盟加州大学圣地亚哥分校，成为一名副教授。尽管他的科研成就已经得到了广泛认可，这位“半路出家”的老师依然保持着对学术界的热情。事实上，无论是在工业界还是政府部门的工作经历，都未能动摇他对教育和科研的热爱。 “我选择加入学术界，绝不是为了追求更高的收入。”刘平坦言，“我以前的工作薪水远比大学老师丰厚，但我热爱教学，喜欢与学生互动，这是一种无法言喻的愉悦体验。而且，学校是一个充满活力和创意的地方，永远都有新鲜的面孔和思想。” 对于刘平而言，在Nature上发表科研成果固然是令人骄傲的时刻，但他追求的远不止于此。他致力于让科学研究对生产和生活产生实质性的影响。2021年，他与他人携手创立了Tyfast公司，旨在将电池技术推向商业化。此前，刘平团队已经在2020年9月的Nature杂志上展示了他们在锂离子负极材料研究方面的突破性成果，而Tyfast公司正致力于将这些创新技术转化为生产力。 展望未来，刘平对固态锂硫电池的研究充满期待。这项技术无疑将为电池领域开辟更为广阔的发展空间，而他的探索之路也将继续向前延伸。
在攻读博士学位期间，刘平深受其导师吴浩青教授的影响，吴教授不仅是中国科学院院士、复旦大学化学系教授，更是我国电化学领域的奠基人之一。在吴教授的指导下，刘平深刻体会到了独立研究的重要性。 吴教授对学生的培养方式别具一格。他从不为学生安排琐碎的任务，而是注重培养学生的基本功，之后便放手让他们自由探索，在资源充沛的前提下，任其发挥，随心所欲地进行研究。这种宽松的科研环境极大地激发了刘平的创新能力与科研热情。 值得一提的是，吴教授具有前瞻性的研究视角。在当年，他果断提出了关于碳负极材料的探索方向，这一决策对刘平后来的科研生涯产生了深远的影响。刘平感慨道：“吴教授的大胆设想，不仅为我指明了研究方向，更在无形中培养了我独立思考与解决问题的能力。这段宝贵的经历让我受益终身。”
刘平，一位杰出的学者和导师，他不仅在学术上有所建树，更在教育学生方面展现出极高的热情和智慧。他坚信，一个好的导师不仅要传授知识，更要培养学生的独立思考和创新能力。 在刘平看来，一个优秀的学生不仅要有扎实的知识基础和独立研究的能力，更要有对科研的热情和兴趣。他经常告诫学生：“不要仅仅把科研当作一项任务去完成，而是要把它当作自己的事业去追求。”他鼓励学生勇于探索未知领域，挑战学术前沿，发掘自己的科研潜力。 刘平最欣赏的学生之一是周建斌，一个充满自主性和科研热情的学生。周建斌不仅具备扎实的专业知识，更有坚韧不拔的毅力和对科研的无限热爱。刘平曾笑称他是“团队里的超级永动机”，因为他总是能够全身心地投入到实验中，不知疲倦地探索科学的奥秘。 然而，刘平也深知科研之路并非一帆风顺。他深知学生们在生活和工作中会面临各种困难和挑战，因此他总是尽力去理解他们的处境，给予他们必要的关心和支持。当学生们遇到精神状态不佳的情况时，他会毫不犹豫地建议他们暂时放下手头的工作，好好休息，调整心态。他相信，只有身心健康、心态平衡的学生才能更好地面对科研的挑战，取得更好的成果。 总之，刘平不仅是一位卓越的学者，更是一位富有爱心和智慧的导师。他用自己的行动诠释了什么是真正的教育，如何培养出既有知识又有情怀的优秀学生。他的教育理念值得我们每个人去学习和借鉴。
与导师共舞：学术之路上的和谐共创在学术的殿堂里，学生与导师之间的关系如同一场精心编排的舞蹈，每一个步伐、每一个转身都蕴含着深厚的意义。刘平教授，作为这场舞蹈的资深舞者，对此有着独到的见解。 “博士生涯，是一场心灵的探险。”刘平教授深情地说，“学生们，不要害怕向导师袒露心声，不要害怕麻烦我们。你们的每一个想法，都是我们共同探险的指南针。即使你们的研究遭遇了挫折，也要勇敢地告诉我们。因为，有时候你们眼中的坏消息，到了我这里，可能会变成一道照亮前行道路的光芒。” 刘平教授坚信，导师的职责远不止于指导研究。“衡量一个导师是否称职，有一个不为人知的标准。”他微笑着说，“那就是看他们的学生是否对科研保持着热情，是否愿意继续在这条路上探索。如果我的学生毕业后仍然热爱科研，那我就认为我尽到了责任。但如果他们因为我而放弃了科研，那我就算是失职了。” 在这位资深导师的心中，“最重要的作品不是论文，而是学生！”每一个从学生身上焕发出的光彩，都是对他付出最好的回报。因此，他鼓励学生们勇敢地面对困难，积极地寻求帮助，因为只有这样，他们才能在学术的舞台上绽放最耀眼的光芒。
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