【英才风采】黄子浩:科学钻研不到最后一步不算成功

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  学员简介

  黄子浩,现就读于上海市建平中学, 2018 年“英才计划”化学学科优秀学员, 师从上海交通大学化学化工学院的陈接胜教授和熊辉明教授。

  黄子浩的研究项目是“锂离子电池聚合物基固态电解质的制备与研究”。该项目为解决液态电解质锂电池的安全问题,研究了替代液态电解质的 PEO 固态聚合物电解质,并有效降低了 PEO 固态电解质的结晶度, 大大提高了链段运动能力与室温电导率,可长期、安全的循环使用。由于其采用简捷的“点击化学”制备方法, 为批量规模化生产提供了有利条件。黄子浩凭借该项目在“英才计划”2018 年度评审中,被评为“英才计划” 年度优秀学员。

  进入“英才计划”培养一年来,作为一名高中生,黄子浩表示自己在这段时间里学习、成长了不少。

  从“两眼一抹黑”到初步了解

  2018 年 3 月 25 日,是黄子浩首次以“英才计划”学员的身份走进上海交通大学的日子。那一天,他第一次与总指导老师——熊辉明教授见了面。在与熊教授的首次交谈中,他被教授的沉稳与渊博深深吸引。在多方考虑之下,黄子浩确立了以锂离子电池为背景的课题项目这一比较前沿的课题。随后,熊教授还将他介绍给了自己团队两位亲切的执行导师:魏炜老师和徐露老师。

  黄子浩回忆到,当时,初来乍到的他对于锂离子电池可谓是两眼一抹黑,仅仅是听说过有这么个东西,对其结构、原理均一无所知。在导师们的推荐与帮助下, 他阅读了《锂离子电池电解质》、《化学电源—电池原理及制造技术》这两本书, 以及两篇相关论文《固态聚合物电解质的锂离子传导机理与研究进展》和《PEO 基聚合物电解质的研究进展》。大体了解了锂离子电池以及电解质的背景知识后,又与导师团队老师确立了课题名称:锂离子电池聚合物基固态电解质的制备与研究。

  实验室里“菜鸟”选手渐进成长

  掌握理论知识后,他有机会进入盼望已久的实验室,进行装配电池的实验。走进高校实验室,里面的各种实验仪器让他眼花缭乱:除了一些能叫出名字来的常用电器,其余大多数都是完全陌生的装置与药品:密封手套箱、油浴加热器、液氮箱、超声波清洗仪、各类催化剂……作为一个“菜鸟”级选手, 黄子浩的实验安排具有很强的渐进性。从观看导师实验,到给老师打下手、拿实验仪器,再到熟悉、感受手套箱的基本操作,最后才是亲自上阵,装配电池。

  每次黄子浩参与实验,徐露老师都会一丝不苟地在一旁进行辅导,时常解答他实验过程中遇到的困惑。必要时指导黄子浩解决实验中的紧急状况。他记得有一次自己把铺有熔融态电解质的锂片打翻在了实验台上,徐老师立刻让他将锂片夹起, 当作废弃的实验材料放到需要拿出来的盒子中,并用纸巾将台面擦净。为了防止以后的实验中出现药品打翻,污染实验台的情况,徐老师让他事先在台上铺好纸巾, 顺便放上其余的装配材料。一次次的失误与失败,也让黄子浩明白,科研就是要一步一步脚踏实地,才能得到精确的实验结果。

  除了装配电池,测试电池性能也很重要。X- 射线衍射仪、Autolab 电化学工作站、蓝电电池工作平台等等,每一个仪器都让黄子浩大开眼界。他说,每每遇到理论知识的盲区时,魏炜老师总能在第一时间为他答复,使他的实验效率大大提升。在老师们的解读下,原本看上去不怎么友好的装置也变得生龙活虎起来。同时为他分析数据打下了良好的基础。

  打通最重要的一步“关隘”

  完成了实验,本以为能轻松一下的黄子浩,却被扑面而来的数据分析、论文撰写等总结性工作搞得焦头烂额。研究课题就是这样,提出问题,把握住机会解决它, 而怎样使它展现出所有的价值,就成了这条大道上的最后一个关隘。整个数据分析归纳、论文编写、ppt 制作, 前前后后他一共花了近两个月的时间。他说,在论文撰写过程中,他切身体会到了将科研成果转化为文字的不易;在与导师来回交流、修改中,他更直观地认识到高水平的文章是怎样呈现出来的。讲述前后的逻辑顺序、精简准确的文字表述、配图方位的合理性, 都是他所学习到的。

  最终,黄子浩通过利用四硫醇与线性PEO 进行交联,破坏了其内部整齐的结晶结构,从而扩大了离子传导的区域,使PEO 基固态电解质的室温电导率提高了近一百倍。同时,也保证了电解质良好的机械性能以及锂兼容性,达到了实验前的预期效果。

  年终答辩杀出重围

  2018 年 12 月,黄子浩和化学课题组的其他小伙伴相约中国科技大学,进行“英才计划” 年终答辩。赛前的熬夜修改,一遍遍对着稿子的练习……做好了充足准备的他最终杀出重围,在最后的评审中获得了优秀学员的称号,并入选了明年寒假在北京举行的冬令营活动。

  一年的英才学习即将结束,交大的导师团队与“英才计划”不仅点燃了他的科研热情,教会了他如何研究课题,更重要的是,这些使他能够提前一年进入一流的高校体验、学习,感受这里的氛围,拓宽了他的视野。从实验本身,他体会到了不到最后一步不算成功的钻研精神;超越课题研究的范畴,这次英才培养的经历也成为了他在生活中确定一个方向后,笃定前进下去的又一份动力。

  导师简介

  陈接胜,现任上海交通大学化学化工学院教授,博士生导师。1989 年在吉林大学获理学博士学位,1990-1994 年在英国大不列颠皇家研究院从事博士后研究工作,1994-2007 年任吉林大学化学学院教授, 2008 年调入上海交通大学工作。陈接胜曾在 1997 年获国家杰出青年基金资助,2000 年被聘为(第二批)教育部“长江学者”奖励计划特聘教授。他的主要研究方向包括无机合成与制备化学、固体材料化学等。

  熊辉明,上海交通大学化学化工学院教授。曾主持国家自然科学基金面上项目、教育部新世纪优秀人才支持计划、教育部博士点基金,上海市浦江人才支持计划; 参加科技部 973 项目课题研究。入选 2010 上海市浦江人才,2011 教育部新世纪优秀人才。熊辉明的研究方向包括液晶高分子、缔合超分子、纳米复合物、胶体等软凝聚态物质的合成、结构相态、多尺度动态过程及其应用的研究及阴离子聚合反应等。

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