20年前,他踏上了出國深造之路,留學海外,奮發圖強,立志學有所成。
10年前,他響應祖國的召喚,回到家鄉,艱苦創業,心系科技報國。
如今,他在自己的研究領域,取得了一系列優秀的科研成果,成功創辦了兩家高科技企業,并將這些成果進行轉化。在產業化的過程中,不斷實現創新突破,將科研成果書寫在了祖國的大地上。
他就是國家高層次海外特聘專家、江漢大學光電材料與技術學院特聘教授、湖北省工程研究中心主任、寧波柔創納米科技有限公司董事長解明。
解明在能源轉換與存儲方面的應用研究上取得了多項重大進展。通過產、學、研、用相互促進,他在微納米顆粒表界面原子制造技術與裝備、高功率儲能器件用納米纖維隔膜等領域實現了諸多突破,兩項成果均打破了國外“卡脖子”技術壟斷,實現了產品進口替代,為推動我國新能源儲能器件技術與產業發展做出了積極貢獻。
心懷夢想 遠赴海外
江漢炳靈,世載其英;代生賢哲,漢黌獨秀。湖北自古人杰地靈,是楚文化的發源地,史稱“荊楚之地”。楚文化蘊含的櫛風沐雨、蓽路藍縷、銳意進取、不斷開拓的精神,滋養了這方土地上一代又一代的優秀子民,產生了無數青史留名的優秀人物。
一方水土養一方人,解明是一位土生土長的湖北武漢人,從小耳濡目染,志向高遠。2000年,他以優異的成績考入北京理工大學光電工程專業,在學海中遨游,不斷了解前沿科技動向,積累了知識與能力。為學習和掌握更多更先進的科學知識與技術,2004年,解明以優異的成績和出色的研究能力,獲得美國高校的全額獎學金,攻讀材料物理專業。
在美國學習期間,解明接觸到了世界最前沿的理論和技術,在納米技術、熱電材料和鋰電池材料等領域積累了豐富的知識與經驗。博士畢業后,他先后在美國能源部阿貢國家實驗室、新能源國家實驗室和科羅拉多大學從事納米材料在能源轉換和存儲等方面的研究和應用,并取得了多項成果。
面對斐然的科研成果和業內的知名度,解明本可留在美國國家實驗室繼續進行研究,經費有保證,能較快出成果,或進入大公司研發中心,獲得較高收入,名利雙收。但是,他毅然選擇回國,決心用自己的科研力量為祖國的發展盡一份力。
回國創業 打破壟斷
2014年,解明正式回國,立志將多年來積累的知識和技術與國家需求相結合,致力推動國內相關領域的科技進步?!叭f丈高樓平地起,一磚一瓦皆根基。”回國初期,他婉拒了多家高校的邀請,拿出自己的積蓄在武漢和寧波分別創立了公司,從無到有組建研發團隊。他根據當時國內高功率儲能器件隔膜完全依賴進口的現實,開始了探究如何實現此類隔膜的進口替代。
制備超級電容器和高倍率電池需要使用高性能隔膜材料,但國內一直無法生產滿足低克重、高孔隙、超薄紙隔膜,因而用于風力發電、軌道交通、電力電網等大型儲能器件的隔膜長期依靠進口。為打破國外技術壟斷,實現自主研發和生產,解明帶領團隊攻堅克難、一路突圍。他們抓住微納米復合纖維隔膜生產關鍵技術及其在高功率儲能器件中應用這個難題,經過多年攻關,終于成功研發出超薄微納米纖維多層復合隔膜材料,不僅提高了隔膜與電極之間的界面兼容性,解決了高效制備及孔隙結構可調控技術難題,使隔膜性能顯著提升,而且實現了規模化生產。他們還研發出了納米纖維隔膜層間復合技術,有效提升了隔膜性能及其應用范圍。
解明團隊研發生產的隔膜經國內眾多下游廠家的多輪檢測并導入型號產品,成為國內首家實現進口替代的超級電容器隔膜供應商。公司先后獲授“科技創新貢獻獎”、湖北省科技進步二等獎、中國發明協會創業創新一等獎等殊榮。目前,公司已累計完成5輪過億元的融資,在寧波和武漢設有生產研發基地,建有寧波市納米纖維膜企業技術中心,擁有齊全的納米纖維膜制備和表征設備。公司還獲批工信部“2023年產業基礎再造和制造業高質量發展專項”。采用解明團隊開發的納米纖維隔膜的混合型超級電容及高功率鋰離子電池已應用于風電變槳系統、儲能一次調頻調峰、軌道交通、3C電子等領域,未來納米纖維隔膜還將應用到鈉離子電池、大型儲能電池、礦山機械、電工工具、動力汽車等相關領域和場景。
開拓創新 產業報國
解明始終堅持科研成果必須產業化才能為社會經濟發展提供推力。回國以來他不斷在科研上開拓創新、厚積薄發,在產業報國之路上取得一個又一個突破性成果。微納米顆粒表界面原子制造技術與裝備項目則是他取得的另一項重要成果。
原子層沉積(ALD)是一種在氣相中使用連續化學反應的薄膜形成技術,具有優異的可控性和保型性,被廣泛應用于半導體產業。但該技術一般針對平面物體的薄膜沉積,由于微納米顆粒材料易團聚,且氣態前驅體難以滲透到粉體內部與每個顆粒表面充分接觸,因而難以對粉體材料實現均勻且致密的批量包覆。
早在2000年初,美國就開始該技術在顆粒表面包覆的工藝與裝備研究,并將成果應用于飛船熱障涂層顆粒改性及衛星電池正負極材料的包覆,但相關技術和裝備對中國出口需要特別許可。為打破其技術壟斷,解明在國內首次提出了微納米顆粒表面極限構筑/極限調控/極限制造(3E)概念,創新性地將半導體行業中的原子層薄膜沉積技術和化工制造中的大規模多相混合技術相結合,帶領團隊設計并開發了“級進式”空間型ALD粉體包覆設備,利用空間換時間的理念,攻克了大批量粉體表界面原子制造的技術難題。同時,通過對于前驅體用量的實時在線原位監測,使前驅體利用率達到95%以上。該成果實現了耐高溫抗腐蝕金屬材料以及基于ALD精準納膜包覆摻雜(PNCD)工藝,提升了鋰電池正極材料在高電壓下的穩定性。相關成果在電池、導熱和航空航天等領域得到了成功應用,使我國成為繼美國之后世界第二個實現該技術產業化的國家。
解明回國已有10年時間,在產業化和進口替代方面雖取得了優異成績,但他并沒有停下腳步,而是希望以應用為導向,向機理延升,促進產品性能進一步優化和提升。2020年解明作為特聘教授加入江漢大學開展新能源材料表界面工程機理研究。他帶領課題組組建了新能源材料表界面調控技術與裝備湖北省工程研究中心,以新能源材料的表界面原子制造重大需求為導向,在現有裝備基礎上探索針對微納米粉體材料的表界面調控手段和裝備,包括濕法噴霧、聲共振、高溫氣相沉積、低溫原子層沉積等包覆方式,來實現批量放大和產業化落地。
教書育人 匠心筑夢
作為江漢大學光電材料與技術學院特聘教授,除了日常繁忙的科研工作外,解明還擔負著教書育人、為國家培養優秀科研人才的重任,并且堅持著“教育為本、立德樹人”的信念,他不忘使命、不負初心,同樣在教育事業上也取得了豐碩的成果。
解明教授(左二)與本科生張子棟(左一)和成一銘(右一)討論離心旋轉場ALD裝置
在教育學生過程中,解明用心良苦,他將自己曾在國內外求學和研究期間的經歷,融入到對學生的培育中,同時,他要求學生時刻關注科技前沿動向,養成敏銳的目光、開闊自己的視野,并保持積極向上的心態,用心去探索和發現,這樣才能形成先進的思維方式,從而提高學習能力。
在人才培養模式上,解明注重培養學生的創新能力,他在研究教學理論與措施、保障教學質量等層面不斷嘗試,他從不拘泥于教材,他用別開生面的課程、豐富多彩的互動模式,并指導學生進行科研實踐,寓教于樂、由淺入深地帶學生們走進了科學的世界。
桃李不言下自成蹊,在解明的悉心教育下,多年來,他已經培養出一批又一批真正具有獨立思考和創新能力的優秀科研人才?!敖虒W的快樂”和“科研的樂趣”一樣,充實著解明的人生,看著很多學生都走上了科研領域的更高處,看著他們在科研道路上越走越遠,他甚感欣慰,現如今,解明可謂是桃李滿天下。
解明教授(左二)與研究生李孟?。ㄗ笠唬?、沈華森(右二)和田喻男(右一)討論提升納米纖維隔膜性能
近日,解明還獲評了2023年度武漢統一戰線“同心奮斗者”稱號,正所謂“科研教育結碩果,砥礪前行再揚帆”。解明不會停下腳步,他將保持“躬耕教壇、強國有我”的志向和抱負,堅守三尺講臺、潛心教書育人,始終將教學和科研作為高質量發展的智力支撐和動力源泉,為國家培養科技創新型人才。
振興中華,吾輩之責。當今世界正處于百年未有之大變局,中國也處于近代以來最好的發展時期,這是最好的奮斗時代。解明決心繼續奮戰在科研前線,踩著時代發展的鼓點,不斷持續探索、開拓創新,同時,培養更多高素質的科研人才,為建設科技強國奉獻力量,不斷寫就科研報國新篇章。(文/張瑋)