中国象棋教程张强 人物访谈:对话清华大学张强教授
张强,清华大学副教授,博士生导师,主要从事能源材料的研究。曾获得国家万人计划青年拔尖人才(2015年)、英国皇家学会Newton Advanced Fellowship(2015年)、国家自然科学基金优秀青年基金(2014年)、The casino 2012-2014 Excellence in Review Awards for CARBON等奖励。
在能源材料方向,自2007年以来发表学术论文100余篇,20篇为ESI高引用学术论文。所发论文他引5200余次,h因子为44。申请中国专利18项(10项已授权),PCT国际专利2项。
我们课题组主要从事能源材料研究,尤其是多级结构碳材料及其在锂硫电池及电催化领域应用的研究。零维的富勒烯,一维的碳纳米管、二维的石墨烯体现出优异的基础物性。但是当其宏量应用时,碳纳米管容易聚并,石墨烯容易堆叠。
我们将低维纳米碳有序组装形成三维多级结构碳,这类材料具有易分散、稳健立体骨架、三维导电、可调的纳米孔道及表面特性,从而有望在宏观尺度高效体现出纳米材料的特性。我们采用原位催化方法构筑了柱撑石墨烯、石墨烯-单壁碳纳米管杂化物、石墨烯-定向碳纳米管杂化物等材料。
当这些材料用于储能,例如锂硫电池时,我们就探索其在正极、隔膜、负极中的作用原理,理解工作条件下锂硫电池所需碳材料的结构和功能,实现纳米材料在宏观器件中的性能高效体现。
通过石墨烯材料引入锂硫电池,可以有效提升正极硫的利用效率,调控多硫化物的扩散规律,抑制负极锂枝晶的形成,有效构筑高能量密度、高安全性、长寿命储能系统。我们的研究目的是利用先进材料实现能源的清洁高效利用,推动社会可持续发展。
动力来自于对科研工作的志趣。科研给我们带来各种发现新现象和新原理的惊喜,给社会带来解决问题的有效方法,给我们科学家带来施展才华的平台和契机。科研工作不仅是培养研究生的手段,还是我们报效祖国的最佳途径。
研究生要有乐观的心态。我们力争做引领性工作,会面临很多迷茫,这就需要能够在为所未闻之处找到先机,想常人之不敢想,大胆假设,小心求证。我们组的学生来自五湖四海和各个专业,有学化工的,化学的,材料的,高分子的,物理的,机械的。
不同同学的学科背景和思维方式完全不同。大家需要能够乐观的看待自己和别人的结果,能够欣赏到各自学科的特长,体会到别人工作的长处,把握到自己工作的突破点,在学科前沿上力争突破已有范式,发现新的原理和方法,精诚合作,开拓新兴工业格局。
锂电池的发展会使我们每个人更好的‘吃喝玩乐’——高能量电池提升我们便携电子设备的待机时间,能够有望替代石油驱动汽车,有望储存可再生能源。所以,高安全性、高能量密度锂电池是社会可持续发展的核心技术。从学术上,现代材料及表征平台将进一步理解工作状态电池的电子、分子及之间相互作用,从而可以实时原位在线的条件下从动态能带、价键角度理解锂电池中能量存储的原理;另一方面,锂电池大规模应用面临资源、能源系统的变化,需要从社会决策和资源分配角度理解相应的能源政策和工业化途径,推动锂电池工作的健康发展。
从实用角度上,中日韩占据锂电池的工业生产。便携电子设备和电动汽车发展给锂电池的发展注入持久的动力,新商业模式也会促进锂电池在大型储能的应用。
科研人员最重要的品质是包容,和而不同,能够尝试从多个思维角度理解复杂的自然,能够客观的看到不同思路的特征,欣赏同行们的积累,推动行业的持久发展。
