王鈺(左)在實驗室指導學生。 受訪者供圖

透明的紙,火苗燒不穿的布,如棉絮般輕軟的陶瓷……在中國科學院過程研究所研究員、博士生導師王鈺的實驗室裏,記者看到了許多“不尋常”的神奇材料。“一種材料的結構改變,其某些性能也可能會隨之變化,形成的新材料將有望在更廣泛的生産生活領域扮演新角色。”王鈺説。

2012年,王鈺從新加坡回國,進入中國科學院過程研究所,主要從事奈米碳材料、功能陶瓷複合材料應用研究。近年來,他積極推動科研創新成果從“實驗室”走向“生産線”,為新材料賦能新質生産力發展貢獻著自己的力量。

“中國是一片有利於創新成果産業化的機遇熱土”

2008年,從中國科學院化學研究所博士畢業後,王鈺前往新加坡國立大學開展新材料研究工作。當時,二維材料是學界研究熱點。所謂二維材料,是指電子僅能在兩個維度的奈米尺度上自由運動的材料,如石墨烯、氮化硼、二硫化鉬等,它們與傳統三維材料(如金屬、塑膠)在結構和物性上有著本質的區別。

2010年,物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因成功剝離二維石墨烯,被授予諾貝爾物理學獎。這一發現打破了二維材料不能在常溫常壓條件下穩定存在的傳統認知。

如何實現二維材料的規模化製備與生産、讓其從顯微鏡下真正走進生産生活?這成為許多科研人員攻關的重要課題之一。

經過在歐美等地的考察學習,王鈺嘗試在新加坡國立大學的實驗室裏搭建起一套生産設備,制出高品質二維材料樣品,吸引亞洲許多高校及科研機構前來“進貨”,開展相關合作研究。

這段經歷讓王鈺深受啟發,也對他之後的科研經歷産生了深遠影響。“材料的意義在於應用,不應在實驗室被束之高閣。材料科學的創新必須伴隨生産工具的進步,工欲善其事,必先利其器。”他説。

身處海外,王鈺一直密切關注中國材料學及製造業的發展。“材料技術是現代高新技術中的底層與先導技術。作為材料大國、製造大國,中國是一片有利於創新成果産業化的機遇熱土。這是我選擇回國從事科研工作的最重要原因。”王鈺説。

“科研人員要面向國民經濟主戰場”

最近,王鈺的研究團隊開發出一種一維MAX相纖維材料的合成方法,實現了該材料從三維結構到一維結構的維度轉變,有效解決了陶瓷材料的固有脆性,提升了強韌性。相關成果刊登在國際學術期刊《自然—通訊》上,引起學界和工業界關注。據王鈺介紹,MAX相纖維材料是一種新型柔性陶瓷材料,既具備陶瓷材料的高硬度、耐高溫和耐腐蝕等特性,又具有金屬的導電性、導熱性和耐輻射性,具有廣泛的工業應用前景,尤其在太陽能、核能、高鐵受電弓、低空飛行器等高要求場景中展現出潛力。

當前,中國新材料産業發展進入新階段,新技術、新模式、新業態不斷涌現。中共二十大報告強調,推動戰略性新興産業融合集群發展,構建新材料等一批新的增長引擎。國家“十四五”規劃綱要明確提出,聚焦新材料等戰略性新興産業,加快關鍵核心技術創新應用,增強要素保障能力,培育壯大産業發展新動能。

“科研人員要面向國民經濟主戰場,讓更多科研成果從實驗室走向生産線。”王鈺説,“要打通科研成果轉化‘最後一公里’,加強多方協同非常重要。”

自回國發展以來,王鈺走訪了國內大大小小2000多家企業,與一線人員面對面交流,了解企業生産需求,幫助他們解決實際問題。

在王鈺的實驗室裏,有一台由他帶領團隊研製搭建的生産機器。“我們與一些企業加強合作,以這台機器為藍本,並不斷整合相關技術研發的最新成果,建成兩代大型生産線,用於某些新材料的規模化製備,服務於工業生産。”在王鈺看來,以自主研製裝備技術創新夯實新材料産業創新,以新材料産業發展需求為導向迭代成套裝備和綠色工藝的科技進步,這對發展新質生産力的意義重大。

“要勇於提出新的見解和理論”

經過多年探索,王鈺帶領自己的科研團隊基於微結構組裝、界面調控和綠色工藝裝備自主研製等策略,形成從基礎學科交叉到應用工程研發的創新特色。目前,他已發表學術論文80余篇,獲得國內外授權專利60余項,並獲得2021年中國發明協會創業創新一等獎、2017年中國産學研合作創新獎、2016年湯森路透全球“高被引科學家”等榮譽,研究成果入選國家“十三五”科技創新成就展。

“我們‘碳’索自然的過程中,‘碳’求著失敗打磨的印跡”——王鈺把自己的這句心得懸挂在實驗室墻上,既是自勉,也是與學生共勉。為人師者,王鈺也有一套自己的“育人經”。

“青年科研人員在創新之路上前赴後繼、攻堅克難,展現出很高的智商、情商。”王鈺説,某種新材料的發現、合成往往需要反覆實驗,失敗是常事。年輕人還需要磨煉‘逆商’,即面對挫折、擺脫困境和超越困難的能力。

當前,新材料行業技術發展日新月異,産品不斷更新迭代,給科研人員提出了更高要求。

“從某種程度上説,材料學是一門需要想像力的科學。我特別鼓勵學生,不要把書讀‘死’,不要陷入‘衚同思維’,要勇於挑戰傳統觀念、提出新的見解和理論。”王鈺説,培養學生的合作精神也十分重要。團隊明確分工、共用知識技能,積極溝通討論,往往能起到事半功倍的效果。“未來,我們將繼續努力,攻堅‘卡脖子’關鍵基礎材料研究,為中國科技自立自強和經濟高品質發展貢獻一份力量。”