伍暉：進(jìn)軍“電化學(xué)”
來源：科技日?qǐng)?bào) 2014-5-21 劉麗
2000年，17歲的伍暉考入清華大學(xué)。這個(gè)深受做化學(xué)老師的父親影響而迷戀實(shí)驗(yàn)室的大男孩，順理成章地選擇了化學(xué)工程系的高分子材料化學(xué)專業(yè)。
從小就喜歡跟隨父親去化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的伍暉，對(duì)那些試劑、材料和各種各樣試管、燒瓶有著說不出的喜愛。大二開始就能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，在他看來是最幸福的事。從此，這個(gè)本科生泡在實(shí)驗(yàn)室里的時(shí)間一點(diǎn)也不比研究生短。
除了打好扎實(shí)的基礎(chǔ)外，實(shí)驗(yàn)室里也經(jīng)常能看見伍暉的身影。大學(xué)四年，通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，伍暉也做出了幾個(gè)成果。用他自己的話說，是“小打小鬧”和“好玩的成果”。不僅如此，他還憑借其中一個(gè)成果在大學(xué)生挑戰(zhàn)杯比賽中獲獎(jiǎng)。
本科期間的“小打小鬧”，堅(jiān)定了伍暉走學(xué)術(shù)道路的信念。畢業(yè)以后，他以優(yōu)異的成績被推送本校研究生。當(dāng)時(shí)他交叉到了材料系，不是高分子材料的背景雖然是一種劣勢(shì)，但從另一方面來說，也給他從不同角度做科研的思路。“當(dāng)時(shí)我發(fā)現(xiàn)，清華的材料學(xué)院的力量非常雄厚。如果把我們?cè)诨ぃ蛘哂袡C(jī)化學(xué)方面的背景，結(jié)合到材料學(xué)院，將發(fā)展出一個(gè)很前沿的學(xué)科。”
抱定這樣的信念，伍暉繼續(xù)材料系跟隨潘偉教授讀博士。博士期間，他負(fù)責(zé)的一個(gè)項(xiàng)目是通過一個(gè)傳統(tǒng)的高分子材料——納米纖維的加工手段，進(jìn)行轉(zhuǎn)型，應(yīng)用到無機(jī)的陶瓷納米纖維的制備和性能的研究方面。
“這個(gè)項(xiàng)目的收獲很大，我們做了很多很有意思的東西，也自由拓展了很多好玩的東西。如各種陶瓷纖維，甚至一些金屬纖維……還有一些功能期間，以及一些仿生表面。”談起項(xiàng)目，伍暉講得頭頭是道，笑起來像個(gè)孩子。
博士期間，伍暉不僅沉浸于他的實(shí)驗(yàn)，還把實(shí)驗(yàn)結(jié)果上升到理論層面，發(fā)表了十幾篇學(xué)術(shù)論文，其中有一些在比較高端的刊物上發(fā)表。他的博士論文還被評(píng)為北京市優(yōu)秀博士論文和全國優(yōu)秀百篇博士論文。因?yàn)檫@些優(yōu)異的成績與學(xué)術(shù)成果，伍暉也被冠以清華大學(xué)的學(xué)術(shù)新秀等頭銜。“從本科時(shí)的小打小鬧，到能夠設(shè)計(jì)科研計(jì)劃，繼而做一些具有創(chuàng)新性、獨(dú)創(chuàng)性的研究，最后發(fā)表論文。這種掌控全程的訓(xùn)練，對(duì)我來說是非常寶貴的。”
2009年，伍暉申請(qǐng)到了美國斯坦福大學(xué)的博士后。斯坦福大學(xué)的材料系是雖然只有十幾名教授，但它的學(xué)術(shù)地位卻在美國排名第三，在材料專業(yè)方面，僅次于麻省理工大學(xué)和西北大學(xué)。在這種“小而精”的學(xué)術(shù)氛圍濃厚的學(xué)校里，伍暉在年輕的崔屹教授帶領(lǐng)下，進(jìn)入科研的又一個(gè)新階段。
如果說，在清華大學(xué)，潘偉教授深厚扎實(shí)的積淀對(duì)他影響深遠(yuǎn)；那么，在斯坦福大學(xué)，崔屹教授的激情和闖勁又使他深受感染。兩位導(dǎo)師的不同風(fēng)格、中西合璧的科研思路，讓伍暉在學(xué)術(shù)道路上不斷前行。
深厚的積淀和對(duì)科研的熱情，讓伍暉在專業(yè)領(lǐng)域嶄露頭角。
近年來，伍暉在清潔能源相關(guān)的無機(jī)功能材料和無機(jī)功能納米纖維的結(jié)構(gòu)、功能一體化領(lǐng)域進(jìn)行了長期的探索，特別是對(duì)鋰離子電池電極材料和氧化物納米纖維材料的可控合成組裝、性能、功能及應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
無論是“面向電化學(xué)能源存儲(chǔ)的無機(jī)功能材料”、“基于納米纖維網(wǎng)絡(luò)的高性能透明電極”，還是“功能納米纖維的可控合成與物理性質(zhì)”，都取得了有創(chuàng)新性的成果。不僅如此，在推進(jìn)科技成果產(chǎn)業(yè)化方面，伍暉也多有建樹。“好玩”的成果，同樣被他廣泛推進(jìn)到能應(yīng)用的“好玩”的領(lǐng)域。比如，他通過探索材料的光學(xué)性質(zhì)和材料微觀結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)其性能的影響，獲得了具有高柔性、低成本、可大規(guī)模制備等優(yōu)點(diǎn)的高性能透明電極材料，并成功實(shí)現(xiàn)了該新型電極在太陽能電池和手機(jī)柔性觸摸屏的應(yīng)用……這些探索都對(duì)納米材料最終進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。
說起未來的打算，伍暉又興致勃勃地介紹起他正在開展的研究工作——電紡絲一維納米復(fù)合纖維電化學(xué)能源存儲(chǔ)材料的研究。“鋰離子電池是目前應(yīng)用最為廣泛的電化學(xué)儲(chǔ)能器件之一，具有能量密度高、輸出功率大、無記憶效應(yīng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)電子設(shè)備領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的使用。但是針對(duì)未來的智能電網(wǎng)、電動(dòng)汽車等方面應(yīng)用的要求，鋰離子電池的能量密度和循環(huán)性能尚需要得到進(jìn)一步提高。因此，新型高容量鋰離子電池電極材料的開發(fā)具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，相關(guān)研究成為了競爭激烈的學(xué)術(shù)前沿，世界各國均對(duì)此投入了大量的注意力。”
除了電化學(xué)存儲(chǔ)材料本身的性能之外，伍暉還注意到一些問題。“目前，報(bào)道過的硅納米電極大多采用了復(fù)雜、昂貴的制備手段，成本高昂、產(chǎn)量低、工藝復(fù)雜，并且難以與現(xiàn)有電池工業(yè)結(jié)合，不適合在實(shí)際鋰離子電池中得到大規(guī)模推廣。我們判斷，未來的硅基電極應(yīng)該具有合理增高的容量，達(dá)標(biāo)的循環(huán)壽命，并采用基于低成本、高產(chǎn)率、易于規(guī)模化生產(chǎn)的制備方法。”因此，伍暉和他的團(tuán)隊(duì)在新項(xiàng)目中將側(cè)重于設(shè)計(jì)和開發(fā)具有穩(wěn)定電化學(xué)循環(huán)特性的硅納米電極的宏量制備方法。
“如果成功，這個(gè)課題將同時(shí)在基礎(chǔ)電化學(xué)理論和高性能電池的應(yīng)用開發(fā)方面帶來很大的價(jià)值。”伍暉笑道。
