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陸盈盈:科研就是不斷試錯和證偽

發布時間:2019-04-29來源:新京報作者:陸一夫0

人物簡介:

陸盈盈,女,31歲,浙江大學化學工程聯合國家重點實驗室特聘研究員,美國康奈爾大學博士。博士畢業后在康奈爾大學和斯坦福大學從事能源材料領域博士后研究工作。2015年10月全職回浙江大學工作。2018年9月15日,陸盈盈榮獲2018年度求是“杰出青年學者獎”。

在金屬鋰電池領域的學術成就一騎絕塵,突破性研究有望讓電池的能量密度再上一個臺階。

出生于1988年的她,是浙江大學最年輕的博士生導師之一。自認“佛系”的她,相信科研是一條不斷試錯和證偽的路,鼓勵新時代女性積極地獨立思考。


圖說:浙江大學化學工程與生物工程學院博士生導師陸盈盈。受訪者供圖。


科研本身更多的是去證偽

新京報:我們知道,讓你成為最年輕教授、博導的學術研究是金屬鋰電池。當初你選擇金屬鋰電池作為研究方向的初衷是什么?

陸盈盈:我在博士期間開始做金屬鋰電池,但當時在大學本科期間,并沒有選具體的研究方向。因此到美國留學后,考慮到還要讀博士,我的導師給我兩個方向,一是關于流體流力的課題,另一個是關于金屬鋰的課題。

當時根據本科期間的一些專業知識,我對能源/儲能比較感興趣,選擇了比較接近應用層面的金屬鋰電池,鋰電池對于國家的能源發展有重要意義。

新京報:在美國讀博期間,你的博士生導師林登·A·阿徹對你的研究成果評價極高,認為解決了電池領域里公認的嚴峻挑戰,能否用通俗的語言介紹你在金屬鋰電池研究領域的突破?

陸盈盈:雖然他在學術上對我給予了比較認可的評價,但事實上金屬鋰存在的問題是非常嚴峻的,這并不是一兩個人就能夠完全解決的問題。比如說考慮到電池在實驗室規模和產業化層面的安全性,對電池安全性的要求是不一樣的。

早在1988年,已經有企業曾經想要產業化金屬鋰電池,當時是想要把它應用到手機里,但經過數年反復的安全測試,大家發現金屬鋰一直無法通過,經歷無數次的測試失敗,最終金屬鋰的產業化被徹底放棄。目前市面上看到的大多是鋰離子電池和鉛蓄電池,一些新型的體系比如鈉硫電池、液流電池也在不斷被看到。但我們也不斷期待在能量密度上實現更大突破,無論是材料方面的,還是電池安全系統管控的不斷進步,這讓我們重新回到對金屬鋰的研究。

我們希望通過各個方面的協同推進,最終解決金屬鋰電池的安全問題,這就是我們當下努力的方向。

新京報:你在康奈爾大學的這段求學經歷對于你來說意味著什么?

陸盈盈:在康奈爾大學讀書期間,我最終決定要繼續走科研道路。在那里的時間并不是很久,但無論是身邊的這些同學,還是我的導師,他們都不斷影響著我,促使我要非常專注地繼續走科研這條道路。

康奈爾大學處于一個相對偏僻的小鎮里,附近也沒有什么大城市,在地理位置上它讓人能比較安心做實驗。而導師給我的印象最深刻的是,他每周末都會來實驗室待上一整天,哪怕是圣誕節也會在。他已經是非常有學術地位的教授,但依然是在科研前線奮斗,這種專注的態度持續地影響著我。

新京報:對于科研工作者來說,最重要的品質是什么?

陸盈盈:專注是非常重要的品質,科研項目并不是短短一兩年的時間就能看到結果,它可能需要很漫長的過程。

其次是獨立思考的能力,科研工作不再像是學生時期的考試,有問題可能看一下書就會有答案。很多科研問題甚至從來沒有人探索過,是一個open minded的問題,需要很多人共同推進完成。

科研本身不是說一定能尋求到真理,而更多的是去證偽,去證明這條路是不行的,或者說去證明它是一個無限接近于真理的結論。


正在做實驗的陸盈盈。受訪者供圖。


新京報:你怎么看待自己這么年輕就取得如此高的學術成就?

陸盈盈:其實我并沒有覺得自己的學術成就很高,我覺得自己才剛開始走上這條路,也談不上什么幸運,就是一種選擇吧。覺得這件事情有意思,而且能夠做一輩子。

在美國,我經常能看到一些包括拿到諾貝爾獎的老教授,每天騎著一輛單車到學校的實驗室做科研,這給我一種非常專注的感覺。如果有一件事情可以讓我做一輩子,這種專注的感覺跟其他行業是不太一樣的。

新京報:選擇回到國內繼續研究工作,是基于怎樣的考慮?在國內和國外做研究,你認為有怎樣的區別?

陸盈盈:在2013年底,我參加了一個學術會議,當時知道有途徑可以回國,當時我就沒有多想,覺得肯定要試一下。也有很多人問我,為什么不是先嘗試留在美國,如果不行再回國,我當時純粹認為當時與國際水平相比,我們國家在金屬鋰電池這一領域相對滯后,就希望能夠回到自己的國家,在這一領域把科研水平再推進一點,這才是真的有意義的科研工作,科研工作者會有一種“主人翁”的感覺。


為金屬鋰技術從實驗到應用貢獻力量

新京報:近年來,媒體對于你在金屬鋰電池研究成果方面的報道都提及“讓智能手機三四天不用充電”、“提高新能源汽車的續航里程”等等,那么,你的上述研究是僅限于實驗室,還是已經開始商業化?

陸盈盈:現在我們做的金屬鋰項目還在實驗室階段。去年我們實驗室牽頭了一個國家重點研發計劃,也是希望做到準固態的金屬鋰電池。我們希望金屬鋰電池在不斷推進產業化的過程中,能夠解決某些方面的問題。

其實金屬鋰電池要分成很多個結構的細分部分,每一部分都存在很多的問題,我們期待通過專注在某一個方面對問題實現突破。金屬鋰電池的產業化是需要很多團隊和力量去往前推進的,我們希望在這過程里能夠貢獻出自己的一份力量。

新京報:在你看來,金屬鋰技術如果落地產業,應用到電池里,還存在哪些因素影響它的量產?

陸盈盈:其實在2016年的時候,國家就通過重點專項對400瓦時和500瓦時每千克的基礎研究項目進行推進,這些項目在技術研究方面主要還是依賴金屬鋰這種電極。

但金屬鋰存在的問題非常多,包括它不穩定的電沉積,還有循環過程會發生體積膨脹。如果采用鋰硫電池這種硫的正極材料的話,它還會析出與負極發生化學反應,發生穿梭效應,這會導致電池的容量衰退。

此外,鋰是非常活潑的一種金屬,它會與很多電池的成分發生化學反應,一方面造成安全隱患,另外一方面我們有效的電極物質就會被消耗掉,這會導致電池容量的衰退。由于這些問題都需要在一種電池里面同時解決,因此這是難上加難的一個問題。目前產業化尚有瓶頸,但是很多團隊在往前推進,我相信有一天金屬鋰技術還是會真正地應用到電池里。

新京報:這對于電動車、智能硬件等行業將產生多大的影響?

陸盈盈:如果金屬鋰電極能夠被用到鋰硫電池,比如說能夠做到500瓦時每公斤的鋰硫電池,蓄時里程將會大幅度增加,這是有機會突破的。

新京報:近年造車新勢力和傳統車企紛紛推出各類電動車,推動了對鋰電池的需求,也對續航能力提出更高的要求。目前鋰電池的發展是否已經接近天花板?

陸盈盈:目前我們去提高鋰電池續航里程主要是兩方面,一方面是增加電池組,像特斯拉model S就是通過增加大量的18650或者21700的圓柱形電池,通過排布和BMS進行管控,讓車輛的續航里程達到理想的水平。這是通過增加電池的質量和體積來增加續航里程。

另外還有一種方法是從材料級別去增加單個電池的能量密度,比如說金屬鋰硫電池,電池單體可以通過材料級別就可以來增加它的能量密度。這樣的話,我們就可以在不增加電池體積或者質量的情況下來增加續航里程,這是我們希望能夠看到的。

新京報:最近特斯拉發生多起自燃事件,外界開始關心電動車的安全問題,電動車是否比傳統燃油車更容易自燃?鋰電池的安全性該如何得到保障?

陸盈盈:其實鋰電池的安全隱患,包括自燃、短路等問題,導致這些問題發生的因素有很多,例如在電池疊片的過程中,可能我們采用了比較薄的一些隔膜,或者新型的電池疊片的方式,有可能導致電池內部電極與電極之間的接觸,從而發生短路。

另外在低溫或者快充環境下,鋰離子電池容易發生電沉積現象,沉積后會導致電池內部的短路。由于電池組存在一定的電阻,還會導致電解液過熱,過熱后就有可能會自燃。

自燃產生的原因是多種多樣的,但是業內一直在通過材料級別去穩定電池的情況。此外,我們還可以采用固態電解質或者準固態電解質,大大增加電池的安全性。


女性需要有獨立思考

新京報:四年前你成為浙大最年輕的研究員時曾引起過很大的爭議,你如何看待那場爭議?它是否對你產生了一些影響?

陸盈盈:其實當時我在斯坦福,沒有太關注到這些爭議,我不太去看這些東西。我認為能把事情做好,然后繼續安心做我的科研,這是我比較在意的事情。

新京報:你是否介意,外界對你的關注更多地放在你的顏值而不是科研成果上?

陸盈盈:是這樣嗎?我自己還沒有去看過。當然我希望大家更多關注到我在學術上面的進展,也希望大家能夠看到我們課題組在金屬鋰電池產業化過程里做的一些事情。


京報:在知乎上,有一個提問是“如何評價浙江大學特聘研究員陸盈盈”,在最高贊的答案里,網友評論說中國的年輕科研工作者已經遠遠超越了中國的世俗想象,他們早已不是世人腦海中的“老教授+布衣布鞋”。科研工作者之所以存在這些刻板印象,是否因為跟公眾的溝通不足?

陸盈盈:可能未必吧,其實就連我最親近的家人也都是這樣認為,教授就是戴著很厚的眼鏡。現在,國家大力引入在國外留學的優秀年輕的科研工作者回來,自從國家打開這個通道以后,有更多年輕的科研工作者回流,這樣確實會不斷改變公眾對科研工作者的印象。

新京報:曾經有段子調侃,說女博士是男人和女人外的第三種人。在你看來,類似這種對女性科研工作者的刻板印象該如何化解?

陸盈盈:其實從每年面試的情況看,來我們學院讀博士的同學大多數是女性,這種刻板印象慢慢在改變。現在不會像以前那樣,讀博士就讓人覺得很瘆得慌,我希望能有更多的女性去讀博士,首先這并沒有那么可怕,其次是讀博士對一個人在獨立思考上的訓練很有幫助,能夠幫助自己做出一個適合自己的決定。

博士跟碩士很不同的一點是,博士需要經過大概5年甚至更長的時間去完成一個項目。這樣的過程就像人生的一種模擬,每天都經歷小劑量的壓力,讀博士不像是讀一門課程,學習半年就去考試,考完也許就完全拋之腦后。這種人生的模擬是很有必要的。

新京報:有一個匿名知乎用戶說,曾經在研究生面試的時候被你“拷問”過。你帶學生會向他們發脾氣嗎?

陸盈盈:我是當時的面試老師,其實在必須要顯示出專業來面對大家的時候,都會表現得不好相處,就好比法庭上的律師要駁倒對方,但私下可能是非常好的關系。我跟學生就是,雖然有一些代溝,但我從來不會去規定他們的上下班時間,我更希望科研工作是大家發自內心去做,另外,做實驗的時間本身是比較難控制的,有時候需要半夜來做,有時候又是整個白天都沒什么事。

新京報:之前有媒體形容你是一個佛系科學家,你覺得你佛系嗎?

陸盈盈:還算是比較佛系的吧,我的學生也是比較佛系的。比如在科研方面,可能每天在實驗室16個小時也不一定能夠做出來,可能不用很長時間,一個非常brainstorm的想法就能夠讓這個事情做出來。

我并不是很建議學生花很長時間去做實驗,必要的時間是要的,科研工作者需要不斷去試錯,但是思考和查文獻也同樣關鍵,我們的思考是讓這種試錯的概率降低,動手和思考都是同樣重要。

新京報:在外界看來,你是新時代的新女性,學術、家庭等也是你會面臨的問題之一,你有這方面的困擾嗎?對如今的職場女性有何建議?

陸盈盈:我支持女性回歸家庭,也支持她們做職場女性,但前提是一定要自己去想,不要受外界過多的影響。如果女性進行了獨立思考,覺得這條路適合自己,那么就是好事。

希望可以做到家庭和職場平衡,但總體來說還是比較困難,女性總會面臨一些權衡,這個在于自己如何去平衡二者,如果平衡得足夠好的話,我覺得還是可以兼顧的。


■同題問答

新京報:過去一年,你最大的改變是什么?

陸盈盈:最大的改變是我更關注健康問題。我去年得了一場病,讓我覺得科研工作者一定要有健康的身體,才能持續推進自己的工作。首先保證自己要有健康的身體,我建議大家經常去運動和健身。


新京報:你心中“新青年”的標準是什么?

陸盈盈:首先是要做自己,其次是獨立思考的能力。現在社會在不斷發展,95后、00后這一代年輕人對于個性化的需求不斷增加,我希望現在的年輕人能夠更多的去做好自己,更多的去想明白,自己現在目前當下做的事情,到底是不是自己內心所想的。

新京報:未來,你對自己所處的行業有什么期待?

陸盈盈:金屬鋰電池還在實驗室階段慢慢走向產業化的過程中,后面的路還很長,比如增加規模,鋪展到整個電池產業鏈,讓全周期的成本不斷下降,才有機會跟鋰離子電池一樣有商用價值,相信最終我們會看到這一天。


新京報:未來你對國家跟社會有什么期待嗎?

陸盈盈:希望更多的年輕科研工作者回祖國工作。我們國家的青年科研工作者并不輸給國外,越來越多的年輕人愿意回到國內從事科研工作,也覺得他們真的是懷揣著對祖國的一顆赤子之心回來。


新京報 2019年4月28日


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