嚴(yán)永紅

如果電池有心，想必今時(shí)今日也會(huì)感到前所未有的壓力。自從《華爾街日?qǐng)?bào)》發(fā)文稱(chēng)“科技世界正在因電池技術(shù)進(jìn)展緩慢而百般煩惱”之后，未來(lái)科技就被描摹成了強(qiáng)悍而無(wú)奈的巨型機(jī)器人——制作精良、無(wú)所不能，卻因缺乏一枚高效、穩(wěn)定的新能源電池而無(wú)法施展萬(wàn)般抱負(fù)。西安建筑科技大學(xué)教授、新能源材料專(zhuān)家云斯寧因此在實(shí)驗(yàn)室度過(guò)了更多周末時(shí)光，與“革命性突破”等浮夸的字眼相比，他相信腳踏實(shí)地才能更迫近真理，才能讓夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

堅(jiān)守初心

2013年，云斯寧教授與大連理工大學(xué)馬廷麗教授牽頭，由國(guó)內(nèi)眾多科研單位成就卓越的科學(xué)家參編，共同編著的《染料敏化太陽(yáng)能電池——從理論基礎(chǔ)到技術(shù)應(yīng)用》一書(shū)正式出版。作為我國(guó)第一本全面介紹染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍，它的問(wèn)世，讓世界看到了在新一代太陽(yáng)能電池研究領(lǐng)域更多的“中國(guó)可能”。與此同時(shí)，這位杰出的青年科技工作者所取得的創(chuàng)新性國(guó)際重要研究成果，也大大提升了西安建筑科技大學(xué)無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)科在國(guó)內(nèi)外的行業(yè)影響力，促進(jìn)了功能材料新辦專(zhuān)業(yè)的學(xué)科發(fā)展、推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

那么，何謂DSSC？他又是如何與之結(jié)緣的呢？

如大家所知，太陽(yáng)能作為資源豐富的可再生能源，具有獨(dú)特的開(kāi)發(fā)利用潛能，而DSSC就是新一代太陽(yáng)能電池的一種。“它主要是模仿光合作用原理研制的。”云斯寧向記者介紹說(shuō)，“植物進(jìn)行光合作用的時(shí)候，是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，然后再轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而DSSC是一個(gè)電氣化學(xué)系統(tǒng)。植物進(jìn)行光合作用，是葉綠素在起作用，而DSSC是用染料來(lái)捕獲太陽(yáng)光，把光能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行發(fā)電?！?/p>

2003年，云斯寧在西安交通大學(xué)攻讀博士學(xué)位，從事鈣鈦礦鐵電壓電陶瓷介電弛豫行為的研究。在廣闊的科技世界走馬觀花已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足他的求勝心，“致用”開(kāi)始成為這個(gè)科研新兵最為關(guān)注的命題。偶然的機(jī)會(huì)，他看到了美國(guó)能源署和中科院關(guān)于能源科學(xué)與技術(shù)未來(lái)發(fā)展展望的行業(yè)報(bào)告，開(kāi)展科研的定位逐漸清晰了起來(lái)。“當(dāng)時(shí)了解到我們國(guó)家碳納米管的研究在國(guó)際上比較超前，后來(lái)我就比較關(guān)注新能源，經(jīng)過(guò)逐步積累，對(duì)國(guó)家的政策、需求了解多了，焦點(diǎn)就集中在能源危機(jī)和環(huán)境污染兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)上了。我們做科研必須要符合國(guó)家重大戰(zhàn)略需求才有意義，太陽(yáng)能和生物質(zhì)能又是新能源里邊兩大核心?！币虼耍扑箤幗淌趯⒀芯慷ㄎ辉冢阂环矫媪⒆阌谔?yáng)能，另一方面立足于生物質(zhì)能，開(kāi)展低成本、高附加值資源化循環(huán)綜合利用的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)。

因?yàn)槌錾谋憩F(xiàn)，云斯寧博士畢業(yè)之后，其學(xué)位論文獲2007年西安交通大學(xué)優(yōu)秀博士論文，而后他又作為“引進(jìn)人才”進(jìn)入西安建筑科技大學(xué)工作，隨后赴韓國(guó)延世大學(xué)研修，開(kāi)始涉足DSSC?！霸陧n國(guó)，主要是搞光陽(yáng)極研究，回國(guó)之后與馬廷麗教授合作，逐漸開(kāi)展對(duì)電極催化劑的研究?！彼f(shuō)自己近期在開(kāi)展捕能與儲(chǔ)能一體化新能源集成器件研究。

從國(guó)外到國(guó)內(nèi)，從光陽(yáng)極到對(duì)電極再到集成器件，云斯寧及其研究團(tuán)隊(duì)一直沿著一條主線進(jìn)行探索。而這條線就是——可再生能源中對(duì)太陽(yáng)能和生物質(zhì)能的利用。他解釋說(shuō)：“隨著人口的增加和人們生活水平的逐漸提高，對(duì)能源的需求日益增加，能源危機(jī)和環(huán)境污染日益嚴(yán)重。面對(duì)這種挑戰(zhàn)，我們力圖通過(guò)新能源材料的研究和開(kāi)發(fā)，解決國(guó)家發(fā)展過(guò)程中的重大能源需求，并且立足于資源化循環(huán)綜合利用?！?/p>

卓越的科研才華，讓云斯寧從眾多青年科研工作者中脫穎而出，他很快被破格提升為教授和博士研究生導(dǎo)師，并成為了西安建筑科技大學(xué)功能材料研究所“新能源材料”研究團(tuán)隊(duì)和陜西省納米材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“新能源材料器件化應(yīng)用”研究團(tuán)隊(duì)的方向負(fù)責(zé)人。 他和他的研究團(tuán)隊(duì)一起，對(duì)國(guó)際上該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、難點(diǎn)、熱點(diǎn)開(kāi)展深度研究、聯(lián)合攻關(guān)。近年，參與完成、主持國(guó)家級(jí)、省部級(jí)、地市級(jí)、校級(jí)各類(lèi)項(xiàng)目20余項(xiàng)，并協(xié)助國(guó)家基金委評(píng)審青年、面上、重大項(xiàng)目共38項(xiàng)。

持續(xù)突破

和當(dāng)初預(yù)料的一樣，在巨大的能源缺口面前，DSSC因其光電轉(zhuǎn)化效率高、成本低、環(huán)境友好、透明等特點(diǎn)，順理成章地成為了全世界矚目的科研焦點(diǎn)。而他與“戰(zhàn)友們”的堅(jiān)守，也為我國(guó)在該領(lǐng)域國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的加強(qiáng)，原創(chuàng)性成果的爭(zhēng)奪提供了堅(jiān)實(shí)的保障?！爸袊?guó)發(fā)表的研究論文，位居世界第二；知識(shí)產(chǎn)權(quán)數(shù)量也僅此于日本和韓國(guó)，領(lǐng)先于美國(guó)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家。而國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化研究也基本與世界同步，早期僅能建成500瓦的示范小工程，預(yù)計(jì)今年我國(guó)能達(dá)到20兆瓦規(guī)模的水平?！痹扑箤幗淌趯?duì)我國(guó)的科研充滿(mǎn)信心。

藍(lán)海似乎近在咫尺，想要突破邊界，挑戰(zhàn)仍然不可小覷?！把芯緿SSC的目的最終在于應(yīng)用。而產(chǎn)業(yè)化面臨兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是DSSC的效率約為13%，與成熟的硅基電池相比有點(diǎn)偏低；另外一個(gè)是它的長(zhǎng)期穩(wěn)定性欠佳。其次，商業(yè)化應(yīng)用還面臨著一個(gè)成本問(wèn)題，雖然DSSC成本僅占硅基電池的1/5?1/10，但想要產(chǎn)業(yè)化，還需進(jìn)一步降低成本?！敝挥薪鉀Q了效率、穩(wěn)定、成本等諸多問(wèn)題，DSSC才能真正走上康莊大道，云斯寧教授倍感壓力，他認(rèn)識(shí)到，“只有開(kāi)展新原理、新結(jié)構(gòu)、新方法的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵核心技術(shù)，跟國(guó)際上的清潔能源技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，才能從容應(yīng)對(duì)?！?/p>

真抓實(shí)干、各個(gè)擊破，在他看來(lái)是登頂成功的唯一途徑。作為陜西省科技計(jì)劃評(píng)審專(zhuān)家，他最常強(qiáng)調(diào)的就是“堅(jiān)持”與“超越”?！叭绻惶旃ぷ?個(gè)小時(shí)，生活可以很輕松，但科研這個(gè)東西，只有不停地付出，幾十年如一日的堅(jiān)持，才有可能取得突破。”自2012年以來(lái)，云斯寧教授開(kāi)始以每年一項(xiàng)新突破刷新西安建筑科技大學(xué)科研成果的發(fā)表紀(jì)錄，在《Prog Polym Sci》《Energy Environ Sci》《Adv Mater》《Adv Energy Mater》《ChemSusChem》《J Mater Chem A》《Nanoscale》等國(guó)際知名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，擁有20余項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，主編專(zhuān)著1部，參編中國(guó)、法國(guó)、印度等大學(xué)教授專(zhuān)著3部，之一下載量已超過(guò)99000余次。研究成果先后被陜西省人民政府、陜西省教育廳、中國(guó)建筑學(xué)會(huì)、西安建筑科技大學(xué)、《西安建大報(bào)》、精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等多家媒體和網(wǎng)站報(bào)道，相關(guān)理論、方法或結(jié)果已被國(guó)內(nèi)外同行采用或作為其研究的基礎(chǔ)或起點(diǎn)。

2014年8月，由他撰寫(xiě)的綜述性文章《無(wú)鉑的染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極》在國(guó)際材料領(lǐng)域權(quán)威刊物《先進(jìn)材料》發(fā)表之后，更是引起了國(guó)際同行的關(guān)注。在他看來(lái)，無(wú)鉑催化材料有獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的創(chuàng)新點(diǎn)。一方面是原材料容易獲得，價(jià)格比貴金屬鉑要便宜很多；另一方面，制備工藝比較環(huán)保，基本對(duì)環(huán)境沒(méi)污染。他舉例說(shuō)，目前的這種薄膜太陽(yáng)能電池，希望像塑料紙一樣印刷出來(lái)，這樣更容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而溶液工藝與卷對(duì)卷大面積印刷生產(chǎn)是非常匹配的。此外，他們開(kāi)發(fā)的無(wú)鉑催化劑性能卓越，成本低廉，原材料易得，在太陽(yáng)能電池、燃料電池、超級(jí)電容器、制氫、生物傳感器、有機(jī)物降解、污染控制等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。

攬海聽(tīng)風(fēng)

榮譽(yù)、鮮花與掌聲紛至沓來(lái)，他卻波瀾不驚地說(shuō)：“想要滿(mǎn)足國(guó)家的發(fā)展需求，我們就不能滿(mǎn)足于在國(guó)內(nèi)拿幾個(gè)項(xiàng)目，而應(yīng)該更關(guān)注國(guó)際上同行之間的競(jìng)爭(zhēng)與合作?！彼粌H積極參加國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)會(huì)議，開(kāi)展科研合作，而且與日本、瑞典、美國(guó)、韓國(guó)、芬蘭、德國(guó)、巴西、西班牙等國(guó)際知名機(jī)構(gòu)的科學(xué)家保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的科研合作，并且長(zhǎng)期擔(dān)任20余種國(guó)際主流SCI期刊的通訊評(píng)議人。為此，《西安建大報(bào)》刊發(fā)“國(guó)際合作我受益良多”一文，特別報(bào)道了他的國(guó)際科研合作。

在他的推薦下，相關(guān)研究成果刷新了國(guó)際同行對(duì)中國(guó)在新能源材料研究領(lǐng)域巨大潛力的認(rèn)識(shí)。越來(lái)越多的國(guó)際同行也記住了這位年輕有為的中國(guó)青年科學(xué)家。在接受采訪時(shí)，他說(shuō)：“由于多學(xué)科交叉研究的特點(diǎn)，未來(lái)開(kāi)展國(guó)際科研合作的需要會(huì)更多、更頻繁。但能否建立良好的合作關(guān)系，取決于雙方彼此的信任和坦誠(chéng)相待，取決于自己的層次和實(shí)力。所以，不斷地虛心學(xué)習(xí)、不恥下問(wèn)，不斷提高自己、完善自己，使自己的綜合能力不斷提高，才有和更高層次優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)合作的基礎(chǔ)和信心?！?/p>

如他所言，新能源材料研究領(lǐng)域，還有更多主題亟待攻克——國(guó)際合作需要主持，科研人才需要哺育……等待中國(guó)的，是要用“創(chuàng)新”改變的產(chǎn)業(yè)格局，也是要用“堅(jiān)持”寫(xiě)就的破局之道。