劉婉茹

85后陸盈盈看起來和學(xué)生年紀(jì)相仿，平日里，她總梳著一個(gè)馬尾辮，三七分劉海搭在清秀的臉龐上，顯得格外“學(xué)生氣”。如果不特別說明，你甚至以為她就是一位文文靜靜的學(xué)生。但她的真實(shí)身份卻是浙江大學(xué)研究員，于2015年入選第十一批國(guó)家“千人計(jì)劃”青年人才，是當(dāng)時(shí)年齡最小的入選者。

“在康奈爾大學(xué)讀博士的時(shí)候，白天要上課，晚上就用來做實(shí)驗(yàn)，有時(shí)候做到十一二點(diǎn)，甚至到一兩點(diǎn)才回去，周末也基本用來做實(shí)驗(yàn)。在國(guó)外這幾年我有不吃午飯的習(xí)慣，為了節(jié)省時(shí)間做實(shí)驗(yàn)，因?yàn)楹芏鄬?shí)驗(yàn)經(jīng)常有一個(gè)連續(xù)性?！边@個(gè)勤奮的姑娘不僅努力，還天資聰穎。博士期間，她解決了一個(gè)持續(xù)40多年的學(xué)術(shù)難題，并得以提前博士畢業(yè)。回國(guó)后，陸盈盈更是一如既往地專注于科學(xué)前沿研究。

挑戰(zhàn)能源材料難題

2010年6月，陸盈盈本科畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)系。為了繼續(xù)深造，她來到了美國(guó)康奈爾大學(xué)。剛讀博士時(shí)，導(dǎo)師Lynden A.Archer教授給她推薦了3個(gè)可行的研究方向：高分子物理、流體力學(xué)、金屬鋰電池。權(quán)衡之下，她最終選擇了金屬鋰電池。

她說：“能源一直以來都是比較關(guān)鍵的科學(xué)問題，對(duì)生活、生產(chǎn)發(fā)展都相當(dāng)關(guān)鍵。在2010年的時(shí)候，能源材料領(lǐng)域還不像現(xiàn)在這么火，我當(dāng)時(shí)就是覺得很有前景很有必要，感覺它最終是能夠使社會(huì)受益的一個(gè)研究方向，所以非常感興趣。”就是這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的初衷，陸盈盈從此進(jìn)入了能源材料研究領(lǐng)域。

一般來說，鋰電池大致可分為兩類：鋰離子電池和鋰金屬電池。鋰離子電池負(fù)極材料由石墨構(gòu)成，鋰以離子的形態(tài)儲(chǔ)存在石墨中；而鋰金屬電池則利用單質(zhì)鋰作為負(fù)極材料。由于鋰金屬電池不采用碳材料作為負(fù)極支撐材料，因而大大提高了電池的比能量，其負(fù)極的質(zhì)量比能量是鋰離子電池負(fù)極的10倍。但由于受到其安全性及循環(huán)壽命的限制，目前還極少用于生產(chǎn)。

“我覺得金屬鋰電池很神奇，理論上講，金屬鋰的能量密度是現(xiàn)有鋰離子電池負(fù)極能量密度的10倍左右。那么，在同樣體積和同樣質(zhì)量的情況下，如果用金屬鋰作為負(fù)極的話，就能很大幅度地提高現(xiàn)有的電池能量密度。”2010年，金屬鋰的研究還處于起步階段，相關(guān)文章也不多。其中，最困擾學(xué)術(shù)界的難題是金屬鋰作為可充電電池的負(fù)電極時(shí)的電沉積不穩(wěn)定性。

“剛開始時(shí)，我擔(dān)心這個(gè)問題對(duì)于一個(gè)博士生來說有點(diǎn)太難了。探索已經(jīng)進(jìn)行了30年的時(shí)間，世界上許多知名學(xué)者曾經(jīng)試圖解決該難題，但都未成功。”盡管連導(dǎo)師都有些擔(dān)心，但陸盈盈還是下定決心來做相關(guān)研究。

對(duì)于金屬鋰這樣一個(gè)新的研究方向，陸盈盈導(dǎo)師的思考和想法也是在學(xué)習(xí)階段，最多也只能告訴她解決這個(gè)問題可能用到的方法。因此，她遇到的最大困難是“面對(duì)一個(gè)沒有被前人深入研究過的領(lǐng)域，很多問題需要自己去探索，即使同一個(gè)問題也會(huì)有不同的答案，需要一個(gè)龐大的答案系統(tǒng)去回答這個(gè)問題?！北M管偶爾會(huì)和導(dǎo)師討論，與學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐合作，但在她看來，突破這些困難最重要的一點(diǎn)是要獨(dú)立思考。

在反復(fù)試驗(yàn)之后，她發(fā)現(xiàn)用氟化鋰作為電解液添加劑能夠改善金屬鋰負(fù)極固體電解質(zhì)界面膜（SEI）的不穩(wěn)定性，從而促進(jìn)金屬鋰電沉積的穩(wěn)定性。而在電解液中添加離子液體納米微粒，可通過3種不同途徑抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，從而可以提高鋰金屬電池的穩(wěn)定性與安全性。

“她的博士論文非常精彩！她的論文在廣度與深度上都比一般的博士論文出眾?；谒谘芯款I(lǐng)域的貢獻(xiàn)，2014年12月，陸盈盈被授予Austin Hooey最佳博士畢業(yè)生獎(jiǎng)，這是康奈爾大學(xué)化學(xué)與生物工程系授予研究生的最高榮譽(yù)?！盠ynden A. Archer教授對(duì)陸盈盈的出色表現(xiàn)十分欣慰。

在她剛進(jìn)入課題組時(shí)，導(dǎo)師明確告訴她，如果她的科研做得非常好，能做到優(yōu)秀的話，并不介意她提早畢業(yè)。陸盈盈也正是朝著這個(gè)方向努力，雖然身處美國(guó)，她的生活卻相對(duì)比較簡(jiǎn)單。她將大量的時(shí)間都花在了研究上，甚至為了保持科研的連續(xù)性，早飯和晚飯經(jīng)常吃得很飽，為了免去午飯時(shí)間。

因?yàn)榻鉀Q了金屬鋰沉積不穩(wěn)定性難題，陸盈盈以第一作者身份在Nature Materials上發(fā)表了一篇不錯(cuò)的文章，成果受到了學(xué)術(shù)界很大的肯定。與此同時(shí)，她也順利完成了康奈爾大學(xué)博士的研究工作和學(xué)習(xí)，得以提前畢業(yè)。

最年輕的“青年千人”

臨近博士畢業(yè)時(shí)，陸盈盈申請(qǐng)了國(guó)家“青年千人”。對(duì)她而言，在國(guó)外學(xué)成以后，希望能夠回到祖國(guó)，用自身所學(xué)發(fā)揮一點(diǎn)光和熱。沒想到，當(dāng)初抱著嘗試心態(tài)的她，經(jīng)過三層篩選，最終通過了評(píng)審。在第十一批國(guó)家“千人計(jì)劃”的青年才俊中，共有41名“85后”，出生于1988年的陸盈盈成為當(dāng)時(shí)最年輕的入選者。

而之所以選擇浙江大學(xué)，她如此說：“浙大給我的感覺非常熟悉，這邊的老師和領(lǐng)導(dǎo)都很愿意幫助我。特別是從國(guó)外回到國(guó)內(nèi)會(huì)遇到很多挑戰(zhàn)，如果選擇本科就讀的學(xué)校，那么各方面遇到問題會(huì)相對(duì)容易解決一些。另外，我是杭州人，也非常愿意回到自己的家鄉(xiāng)?！?/p>

起初，陸盈盈給自己的定位是“一名高校教師”，能夠繼續(xù)從事相關(guān)科學(xué)研究。浙江大學(xué)的邀請(qǐng)，正契合了她的心意。而從學(xué)生“蛻變”為教師，她也很快適應(yīng)了這種角色的變換。她感激地說道：“剛回國(guó)時(shí)，我所在的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建設(shè)完成，并且裝修完畢，辦公設(shè)備也已添置齊全，讓我能夠很快進(jìn)入角色以及適應(yīng)這邊的生活。而且，學(xué)校給我們提供了一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過網(wǎng)上預(yù)約就可以做實(shí)驗(yàn)，儀器都是很先進(jìn)的，給我們創(chuàng)造了很好的實(shí)驗(yàn)條件?！?/p>

有了完善的硬件設(shè)施，陸盈盈又拿出了昔日在國(guó)外的那股子認(rèn)真勤奮的勁兒。在實(shí)驗(yàn)室里，總能看見她身穿一件白色大褂，專注地盯著實(shí)驗(yàn)儀器。

“科學(xué)研究是一個(gè)不斷探索未知領(lǐng)域的過程，本身就充滿挑戰(zhàn)和樂趣，而最大的樂趣莫過于來自實(shí)驗(yàn)的意外收獲?！彼嬖V記者，剛開始進(jìn)行離子液體和納米顆粒的接枝時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法一直無法得到理想的產(chǎn)物，為此，她嘗試改變了各種可能的實(shí)驗(yàn)條件，效果卻仍然不是十分理想?！耙淮伍_組會(huì)時(shí)，無意中聽到與我的研究體系相關(guān)性并不強(qiáng)的同學(xué)介紹實(shí)驗(yàn)，我從中得到了靈感，抱著試一試的態(tài)度，嘗試用他的實(shí)驗(yàn)方法去做，實(shí)驗(yàn)結(jié)果竟然比我之前的實(shí)驗(yàn)都要理想?！彼锌?，“在做科研的過程中，需要兼容并蓄，多學(xué)習(xí)、吸收他人的經(jīng)驗(yàn)。正所謂，他山之石，可以攻玉。要學(xué)會(huì)欣賞采納同行的積累去充實(shí)自己。”

作為一名與學(xué)生年紀(jì)相仿的老師，陸盈盈很注重與學(xué)生之間的交流。去年，她還特意參加了名叫“新生之友”的座談會(huì)，與本科生面對(duì)面進(jìn)行交流?！八麄?cè)谏詈蛯W(xué)習(xí)中遇到的一些困惑，我可以通過自身的經(jīng)歷，告訴他們?cè)趺慈プ?，例如是否出?guó)，選擇什么專業(yè)。各方面的問題我都會(huì)很細(xì)心地為他們解答?！彪m然憑著年齡優(yōu)勢(shì)，她可以與學(xué)生打成一片，但她坦言也會(huì)遇到一些阻礙?！耙?yàn)槟挲g差距小，大家可能會(huì)對(duì)我的工作不是那么認(rèn)可，很多事情是否真的能夠承擔(dān)，是否真的能夠把這個(gè)事情做得很好，對(duì)我來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。”對(duì)此，她頗為樂觀，“人生中總是要遇到很多挑戰(zhàn)才能不斷進(jìn)步，因此這個(gè)劣勢(shì)對(duì)我來說是一種很好的磨煉?！?/p>

雖然平日嚴(yán)格要求自己，陸盈盈卻從不規(guī)定學(xué)生的工作時(shí)間。她認(rèn)為，對(duì)于一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)，特別是做實(shí)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)，如果刻意地去規(guī)定作息時(shí)間，效率將會(huì)很低?！拔視?huì)讓學(xué)生自己決定時(shí)間，自己規(guī)劃實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候還是靠自覺。”令她欣慰的是，她的團(tuán)隊(duì)成員都非常努力，“每天很晚回去，周末基本上也都會(huì)來。我們每周一晚上開一次組會(huì)，匯報(bào)一下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并且互相討論，平時(shí)如果有任何問題可以在任何時(shí)候通過郵件或者其他交流方式與我及時(shí)溝通，我覺得這是一種比較有效率的管理方式”。

尋找新的思路

鋰電池作為可再生清潔能源，近年來備受人們關(guān)注。如今，它已在人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉?，廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)學(xué)、汽車、航天、軍事等領(lǐng)域。

“我們希望手機(jī)充電時(shí)間短、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，因此，功率、能量密度、成本及安全性方面的問題，是目前鋰電池行業(yè)的研究重點(diǎn)及需要突破的方面。例如，商業(yè)化的鋰離子電池中石墨材料仍然是主要的負(fù)極材料之一，但其理論能量密度較低，已很難滿足下一代動(dòng)力電池的要求。所以，開發(fā)新一代高能量密度且安全性能好的鋰電池負(fù)極材料將是未來的研究重點(diǎn)之一。”

回到浙大之后，陸盈盈主要致力于鋰硫電池、鋰金屬負(fù)極改性等研究。她告訴記者，鋰硫電池具有很高的能量密度，但在充放電過程中會(huì)形成可溶于電解液的多硫化物，這會(huì)導(dǎo)致正極活性材料的流失，造成不可逆的容量損失。因此，她通過密度泛函數(shù)理論計(jì)算了一些化合物對(duì)多硫化物的吸附情況，并制備了氯化物包覆碳納米纖維作為鋰硫電池的正極載體，一方面通過碳納米纖維彌補(bǔ)了硫和多硫化物導(dǎo)電性不足的缺陷；另一方面通過氯化物的包覆抑制了多硫化物的溶出。此外，她還以氟化鋰和多孔的銅網(wǎng)為材料對(duì)金屬鋰負(fù)極進(jìn)行了改性，抑制了鋰枝晶的形成。

“從有好的想法到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，難免有困惑和多次的失敗，但通過不斷的修正和創(chuàng)新最終獲得了較為理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過這些實(shí)驗(yàn)，為下一代鋰電池的發(fā)展提出了新的思路，并有望應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)?！?/p>

如今，她所思考的是什么樣的電池能夠在近期內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。隨著研究的步步深入，她發(fā)現(xiàn)比較可行的電池之一是鋰硫電池。目前，許多公司和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在做鋰硫電池的產(chǎn)業(yè)化，但同時(shí)也遇到了很多問題，包括電池的安全性以及鋰枝晶生長(zhǎng)等。

“鋰硫電池是能量密度比較高的一種電池，而且硫是一種儲(chǔ)量非常充足，價(jià)格十分便宜的原材料，很適合工業(yè)化。對(duì)于鋰硫電池，最大的瓶頸就是電解質(zhì)體系，我們必須要研發(fā)出高安全系數(shù)的電解質(zhì)，比如固態(tài)電解質(zhì)或者半固態(tài)電解質(zhì)，來解決鋰硫電池的安全問題以及抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)。”為此，借助申請(qǐng)的項(xiàng)目，2017年，她將開展高安全系數(shù)固體電解質(zhì)體系及其對(duì)鋰枝晶生長(zhǎng)的微觀機(jī)理研究，希望能夠延長(zhǎng)鋰硫電池的壽命，并且解決這類電池的安全問題。

此外，她帶領(lǐng)的課題組還致力于新型電極材料、電解質(zhì)材料的開發(fā)，及其在高能量大功率儲(chǔ)能器件中的應(yīng)用研究，并取得了一些成果。

“科研人員最重要的品質(zhì)是堅(jiān)持不懈追求真理的精神。一個(gè)成功的科研工作者，不僅要站在前人的肩膀上吸納和學(xué)習(xí)現(xiàn)有的知識(shí)資源，更要有自己的見解和堅(jiān)持，敢于言前人之未言，立前人之未立，只求符合事實(shí)，符合科學(xué)的整體邏輯系統(tǒng)?！边@是陸盈盈在科研道路上經(jīng)過多年磨煉之后發(fā)出的肺腑之言。作為一名年輕的科學(xué)家，她將繼續(xù)馳騁在這片樂土之中，用智慧、勤奮和獨(dú)立探索的精神，創(chuàng)造出更多成果。