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千淘万漉虽辛苦 吹尽黄沙始到金——“新科”院士陈军的“电池人生”
2017-11-30


“感谢国家对科技事业的大力支持,感谢中国科学院学部特别是化学部院士们的鼓励支持,感谢南开多年来的教育培养和各级领导的关心支持,感谢团队成员的密切配合,同时还要感谢家人的默默奉献和理解支持……”浅蓝衬衫外搭深色西装,系一条藏青色、带有元素周期律花纹装饰的领带,陈军以这样的装束同其他60位“新科院士”一起参加了中科院2017年新当选中国科学院院士座谈会。从中国科学院院长、学部主席团执行主席白春礼手中接过证书那一霎,陈军脑海里想说的话,就是“感恩感激感谢”。

幼年的一支手电筒让陈军对电池发生兴趣,大学时作为学生党员带头学习“冷门”专业,如今凭借“电池”入选2017年中科院化学部院士……陈军戏称,他的生活就是一部“电池人生”,不仅因为电池研究占据了绝大部分时间,他本人更是如电池一般,不断学习积累、不断充电放电。


自幼结缘 开启电池人生

“电池研究有两个重点,一个是转化效率,一个是储存密度……”说起电池来,陈军如数家珍。

陈军于1967年出生在安徽省宿松县,那时农村用电还很难,一支小手电筒引起了陈军浓厚的兴趣。一按按钮就能给黑夜中带来光明,是什么让它亮起来?这束光照亮了他的童年和未来的科研之路。

中学时一本《中学生数理化》让陈军记住了杨石先、高振衡、何炳林、申泮文等大师的名字,而这些大师均出自南开化学,这让陈军心生向往。1985年,陈军如愿考入南开大学化学系学习化学。

大学毕业报考研究生时需要选择研究方向,陈军选择了电池。“那时电池研究不像现在,还是个冷门。我们一届学生中几乎没有人选择这个领域,作为系里仅有的几名学生党员之一,我就带头学起了‘冷门’专业。”此后的20余年里,陈军对这一“冷门”充满兴趣,并投入了全部热情。陈军发现,“这个方向既能进行基础理论研究和应用紧密结合,很值得去做。”

硕士毕业后,陈军选择留校工作。陈军那时心想:“教书育人和科学研究,将成为我一生的事业。”陈军说,这是就是他刚刚开启职业生涯时的“初心”。

1996至1999年在澳大利亚伍伦贡大学材料系学习并获得博士学位;1999至2002年在日本工业技术院大阪工业技术研究所任NEDO研究员;2002年,陈军在日本3年的工作合同到期,毅然决定回国,加入到南开大学化学学院,将学到的知识和经验贡献给南开和祖国的科教事业。

无论在澳大利亚留学,还是在日本工作,陈军始终没有忘记自己的“初心”。哪怕是现在,陈军当年的同学中已不乏“开豪车、住洋房”的“亿万富翁”,陈军也从未后悔自己的选择。

千淘万漉 坚持充电放电

陈军将2002年回国并受聘为南开大学特聘教授视为自己独立开始科教事业的真正起点。

实际上在新世纪之交,国内的科研条件已经有了很大改善,国家对科技创新也提到前所未有的高度,从国家层面设立了一系列支持学科发展、科教活动的人才项目。陈军一步一个脚印,千淘万漉,在自己的“电池世界”中刻苦钻研,在回国转年就获得国家杰出青年科学基金,2005年入选“长江学者奖励计划”特聘教授。

当年埋藏在心中的种子已经破土萌发,梦想仿佛就在不远处闪光。然而,陈军的科研道路并不是一帆风顺,他经历了研究的“瓶颈期”,也有“求之不得,辗转反侧”的彻夜难眠。

2003年,陈军将研究的目光投入到二次电池能量密度最高的“金属空气电池”的研究,但即使到今天,该类电池研究的难度依然最大。记得当时在“金属空气电池”过程中,反复设计实验方案与环节,反复改进实验操作,可无论如何努力都做不出预想结果。正在陈军怀疑自己“是不是搞错了”的时候,2006年英国一个实验团队“抢了先”:该团队在“锂空气电池”研究方面率先取得突破并在国际顶尖杂志《美国化学会志》上发表了研究论文。

“该论文完全印证了我们的实验思路,但当时,我们就是做不出来预想的结果。我们也不知道问题出在了哪里。”陈军回忆起当时的心情,用“既不服气,又不甘心”来形容。

在此后的艰辛探索中,陈军和他的团队终于发现了问题所在,而导致问题出现的原因是与他们的艰辛探索极不相称的———实验设备的漏气所致,即“锂空气电池”实验过程中用到的惰性气体氩气保护的“手套箱”漏气,导致实验原材料遇到氧与水的氧化失效,从而总是不能做出预想结果。

这样的阴错阳差,让陈军错失在“锂空气电池”研究领域拔得头筹的良机,但陈军并未因此气馁放弃,相反,他总是鼓励自己的团队,要善于发现问题,善于解决问题,“电池本身就需要多学科交叉,需要化学、能源、化工、材料、环境等多学科的支撑,这更需要研究人员掌握多学科知识和技能,只有吹尽黄沙,才能寻找新能源电池领域的突破。”

在此后的日子中,陈军不断充电、积聚能量,并释放出越来越强大的“电流”:他带领团队,室温条件下研制出成本低廉、性能优良的“锌空气电池”,美国两院院士Goodenough评价为“室温合成的纳米尖晶石展现出优异氧还原和氧析出催化性能”;他研发了高容量、高稳定性的金属氧化物电极材料,康内尔大学材料化学家Archer评价其材料“已成为下一代锂离子电池高能电极材料的研究范例”;他构建出“新型钠/镁-硫化物”电池,该领域专家Bando教授在认为“在低成本和稳定的钠离子电池应用中展现出光明的前景”……截至目前,陈军已发表SCI收录论文290篇,他引21000次,单篇最高他引1130次,获授权发明专利16项……

陈军的办公室内挂着这样一副书法作品:“合抱之木,生于毫末;九层之台,起于累土;千里之行,始于足下。”这是陈军做事的风格,也是他教育学生的名言———任何事业都应从小事做起,并勤奋坚持。

历尽千帆 归来仍是少年

“当选院士是新起点,一定要以老一辈科学家为榜样,更加静心做好能源化学的科学研究和教书育人。”育人和科研,是20多年前陈军作为“实习研究员”留在化学系时许下的“初心”。

陈军是今年中国科学院新增院士名单中,化学部新进院士中最年轻的一位,也是自1977年恢复高考以来南开大学本科生中第一位院士,打破了“南开本科无院士”的“魔咒”。“这个‘第一’,对南开来说来得晚了一些。”提及此,“新科院士”不禁慨叹,以南开在国际国内的学术地位本应有更多的院士,期待将来更多的当选。

“南开化学入选了‘双一流’建设学科名单,我们一定要抓住机遇,肩负起责任,实现日新月异的发展!”作为化学学院院长,谈及一流学科建设,陈军强调两点“学习”:一是保持“中国特色”,梳理整理我们自己并学习国内兄弟高校学科建设的优点;二是与世界接轨,主动学习哈佛、剑桥等世界名校先进经验,分析关键性指标,以为我所用。“南开大学百年校庆之时将迎来一流学科评估,希望自己与全体南开化学人一起,凝心聚力,不辱使命,以满意的成绩向母校献礼!”陈军这样说。

每天早出晚归泡在实验室里,假期被学术会议占满,莫说是带女儿出游或是陪家人逛街,就是陈军自己身上穿的衣服,每一件都是夫人买好洗好……回国后陈军只有一个除夕、春节没有在自己的实验室度过——因为那一年他在日本学术访问。这二十多年中,陈军对电池的“陪伴”,远远多于家人。

陈军拿出一张明信片,上面稚嫩的字体映入眼帘:“祝爸爸文章yue来yue好!”这是女儿6岁那年的父亲节时送给自己的礼物,这么多年陈军一直把这张卡片收藏在办公室。提及女儿,这位“侠骨柔情”的院士也不禁摘下眼镜擦拭湿润的眼角。陈军的办公桌上,还摆放着女儿幼年时的一张照片:头戴博士帽,身穿小博士服,笑容灿烂,大大的眼睛中充满光芒。

“千淘万漉虽辛苦,吹尽黄沙始到金。”这是陈军最喜欢的两句诗,陈军说,在今后的“电池人生”路上他将继续勤奋积累、不忘初心——那是对待科教事业一片热诚的赤子之心!