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提及我國的石墨烯研究,繞不過一個名字。他就是中國科學院院士,全國政協常委,九三學社中央副主席、北京市委會主委,北京石墨烯研究院院長劉忠范。 他帶領團隊在石墨烯這一新
提及我國的石墨烯研究,繞不過一個名字。他就是中國科學院院士,全國政協常委,九三學社中央副主席、北京市委會主委,北京石墨烯研究院院長——劉忠范。
他帶領團隊在石墨烯這一新興領域深耕十年,一批研發成果走在了世界前列。他積極推廣“研發代工”模式,希望將政產學研有效結合,解決科技與經濟“兩張皮”的問題。他追求工匠精神,做事精益求精、追求極致。
他不諱言自己的奮斗目標是“要讓石墨烯的核心技術卡外國人的脖子”,為此他愿意一直扎實做下去。
“如果不知道我這個團隊,可能是因為他沒做好”
2004年,美國科學刊物上展示了石墨烯的奇妙性能,由此開啟了人類對石墨烯這一被稱為未來革命性材料的研究。2010年諾貝爾物理獎授予發現石墨烯的開創性研究者。之后全球掀起了石墨烯材料研究的熱潮。
“石墨烯有很多優異的性質,理論上它的強度是鋼的200倍,它也是導熱性最好、導電性最好、最輕、最薄的材料,而且基本是透明的,所以這種材料未來有各種潛在的應用。”劉忠范向記者介紹說。
2008年,經過半年多的深入調研,劉忠范團隊開始轉向石墨烯研究,至今已十個年頭。在其研究院一層展廳里,陳列著他們這十年來的研究成果。
展廳的墻上寫著“制備決定未來”。劉院士認為,“材料是產業的基石。如果真正發揚工匠精神,把制備做到爐火純青、做出高質量的材料,石墨烯的未來就無限美好”。目前國內石墨烯有兩大類,粉體石墨烯和薄膜石墨烯。在薄膜石墨烯材料制備方面,“我們不僅有技術、有成套的工藝,而且還做裝備,這方面我們是引領國際的”,劉忠范說。
探索殺手锏級的用途,是石墨烯研究的另一大挑戰。目前國內一些企業將石墨烯用于涂料、電池、內衣內褲等,但劉忠范院士坦言,這些不是石墨烯技術應用的核心,而未來的主打應用是什么,大家都還在尋找當中。
盡管摸著石頭過河,劉忠范團隊已取得一系列在國際上領先的應用成果。其中包括把石墨烯和玻璃結合起來做成超級石墨烯玻璃,“把它涂在玻璃上,一擦就掉了,也不均勻。我們可以在任意玻璃上‘長’出石墨烯,變成透明導電導熱玻璃”,劉忠范介紹說,這種玻璃可用在多個方面,比如可以做手機的觸摸屏。
由于石墨烯超強的導電、導熱性能,它還可以跟光纖結合做成烯碳光纖,用來做電光調制器以及各種傳感器;石墨烯和半導體照明結合起來,做成LED,“光電轉換效率提高百分之三十以上,燈非常亮”;石墨烯還可以用來做智能窗……這些都是他們團隊在探索的石墨烯“殺手锏級”的用途。
“在石墨烯行當國內外可以這么講,不知道我這個團隊的話,可能是因為他沒做好,不是因為我們沒做好。”劉忠范院士自信滿滿。
“鼓勵你們出國,更鼓勵你們回國”
北京石墨烯研究院是在北京市政府支持下,由北京大學與中國建材集團、中國寶安集團等行業龍頭企業聯合發起成立的民辦非企業類新型研發機構,同時也是北京全國科技創新中心新型研發機構試點單位。劉忠范擔任首任院長。目前有100多名研發人員在這里工作,包括他的學生。
研究院大門外的石頭上刻著“匠心”兩個字。劉忠范說,“現在我們做技術、做學問,最缺的是工匠精神”。工匠精神是他采訪中多次提到的一個詞。做事嚴謹、精益求精、追求極致的做事風格,與他在日本的9年留學經歷不無關系。
劉忠范是改革開放后最早走出國門并學成回國的那批人之一。他出生于吉林九臺一個農民家庭,1979年考入吉林工學院(現長春工業大學),1984年10月赴日本橫濱國立大學留學取得碩士學位,之后在東京大學跟隨藤嶋昭先生攻讀博士學位。
“在東京大學,我第一次感受到科學和科研的樂趣,是這位老先生把我帶入了科學的殿堂。”劉忠范院士回憶說,從橫濱國立大學到東京大學,在研究上算是一個轉折點。“在藤嶋昭先生那里讀博期間,我找到了自己喜歡的東西”。
他曾這樣說起導師對自己的影響,“藤嶋昭先生能夠從看似雜亂無章的數據中找到有價值的線索,鼓勵你深入挖掘下去,給了學生非常大的自由探索空間。但是又總能在你遇到困難的時候出現在你的面前,鼓勵你不要氣餒,堅持下去”。
這種影響也潛移漠化地塑造著劉忠范與學生之間的關系。在學生眼里,劉老師是“開放包容”的。在低年級時,他會給出一個方向,讓學生大膽地想課題,然后他幫助篩選。同時采取高低年級學生幫帶模式,積累了學生的管理經驗。
“他對學生的鍛煉,不只是要求做實驗、發文章。前幾年你沒有課題,但是在朝著一個正確的路徑努力,他也會給你很大自由度、很好的平臺和資源去做事情。”北京大學前沿交叉學科研究院博士生張金燦告訴記者。
1990年博士畢業后,劉忠范想去美國深造,無奈被美國駐日本大使館拒簽兩次。后來,他選擇到東京大學和岡崎國立共同研究機構分子研究所做井口洋夫先生的博士后。兩年時間的學習,加深了他對科學研究的理解,“我獲得了從事交叉學科研究的勇氣,這對我后來從事納米碳材料研究影響深遠”。
在北京大學化學系教授蔡生民先生的力邀下,1993年6月5日,劉忠范帶著藤嶋昭和井口洋夫兩位導師送他的一卡車儀器回國,進入北京大學化學院執教。
“我跟我的學生說,我鼓勵你們出國,但是我更鼓勵你們回國。因為出國是學知識、長見識,鍛煉自己,回國是做自己的事業,在國外很難說做自己的事業。”劉忠范院士坦言。
25年來,從研究LB膜到碳納米管、再到石墨烯,從一個小小的實驗室到智能材料中心、納米化學研究中心,再到北京石墨烯研究院,從當初幾個人的小團隊到現在200多人的大團隊,他用自己的敏銳、睿智和魄力,縮短著中國高端材料研究與世界的距離。
研發代工,讓科學家企業家同乘一條船
石墨烯是21世紀的戰略性新興材料。從2004年興起至今,全球石墨烯研究僅14個年頭。如果用高德納技術成熟度曲線來描述當前石墨烯研究和產業發展現狀,劉忠范院士認為,“充其量還屬于期待高峰期”,石墨烯材料的質量尚不足以支撐產業發展,殺手锏級應用還未找到。
有數據顯示,截至2017年底,在工商部門注冊的營業范圍包含石墨烯相關業務的企業數量達到4871家。在過去數年內,全國各地成立的石墨烯產業園、創新中心、研究院以及產業聯盟已超過40家。但對石墨烯過度追捧的背后,是技術與產品質量的參差不齊。
2018年10月25日,北京石墨烯研究院(BGI)正式掛牌成立。“我們的定位是希望能推動產業化進程,促進產業化核心技術的研發。”劉忠范說,BGI要做的是石墨烯產業的核心技術,打造未來石墨烯產業的基石。
當前普遍存在科技經濟“兩張皮”及科技成果轉化不暢的難題,對此,劉忠范在2018年全國兩會期間提交提案,建議試點“研發代工”,打造產學研結合新模式。“研發代工”是由科研院所和高校針對特定企業的技術需求,組建由高水平專業人員構成的專門研發團隊,面向市場需求開展訂制化的技術研發。
“我不贊成科學家直接做買賣。”劉忠范認為,“研發代工”模式讓科學家和企業家同乘一條船,這樣就可以真正實現利益共享,通過全過程的“利益捆綁”來調動起雙方的積極性。
北京石墨烯研究院正開展“研發代工”模式的落地和實踐,并相繼落實了一批“研發代工”合作伙伴。2018年10月25日,BGI與一批企業或機構進行了“研發代工”合作簽約,北京石墨烯研究院燕園眾欣研發中心、寶泰隆研發中心、邳州量點新材料研發中心、萬鑫石墨谷研發中心、凱盛研發中心首批5個“研發代工”中心揭牌成立。這標志著北京石墨烯研究院在推進“研發代工”模式落地和政產學研融通合作中邁出了實質性的步伐。
“目前我們正全力推進石墨烯智能窗、石墨烯量子點材料、石墨烯涂料、石墨烯電暖畫、石墨烯散熱膜、石墨礦深加工、烯鋁集流體、烯碳充電槍等技術攻關工作。”北京石墨烯研究院副院長張錦教授介紹說。
“不能只關注現在,也要布局未來。”劉院士強調,石墨烯作為戰略新興材料的特殊地位,值得高度重視。北京石墨烯研究院在做研發代工的同時,還注重未來核心技術的研發,及時布局,積極搶占未來石墨烯產業的技術高地。
做有效率、有意義的付出
在繁忙的科研工作之外,劉忠范還擔任多個社會職務。2017年7月,他當選為九三學社北京市委會主委。“我的觀點是,不要輕易答應事,答應了,就全力以赴去做。”劉忠范說。
他將自己的專長、興趣與黨派工作結合起來,2017年8月社市委會啟動了“文化北京專項行動”,建議要高度重視“分散模式”的安靜街巷文化、公園文化、社區文化、校園文化、機關文化乃至路標文化等,“把歷史文化積淀展示在大街小巷”。他又在2018年全國兩會提交的提案《加強“街巷文化”建設 彰顯文化自信》中指出,形成“街巷文化”是北京文化建設的基礎,建議把“街巷文化”建設納入城市規劃,深入挖掘一座城市、一條街道、一個胡同的歷史,以雕塑、牌匾、碑刻等多種形式展示到城市的大街小巷、廣場和公園里,讓整座城市變成一個開放性的博物館。
劉忠范說,建議提出來了,還要不斷推動它落地,“我們做事要有效果,否則就是在浪費時間”。
做有用的事,也是學生們對劉老師的印象。“他不會因為幾個人24小時加班就很滿意,而是希望做的是有效率、有意義的付出。”學生張金燦說。
“雖然很忙,他跟學生的交流不會間斷。”張錦教授告訴記者,課題組開會到晚上12點、一兩點是常事。在他眼里,劉老師“非常善于總結并引領整個團隊往前走,要求極其嚴格,同時又非常注重細節,這個樓里的每一處細節他都非常清楚”。
繁忙之余,劉忠范喜歡讀書、唐詩宋詞,“一個人不管多忙碌,最重要的是尋到讓自己靜下來的時刻。看書、寫詩,換換腦筋也好”。
他在多個場合強調技術創新的重要性。“工匠精神就是把一件事情做好,做到極致。我愿意把石墨烯核心的東西扎扎實實做下去,讓石墨烯的核心技術卡外國人的脖子,這是我們的奮斗目標。”
在科研的征途上,劉忠范院士仍任重道遠。(文章源自網絡或轉載,如有異議請告知刪除!)