用爱点亮“红烛”人生
—— 记河南省许昌学院新材料与能源学院院长高远浩教授

2019-12-21 00:59周海淑
中国科技产业 2019年12期
关键词:红烛材料

◎ 文/周海淑 刘 霞

“红烛”在燃烧,事业在飞腾。他自豪,因为他是千万支“红烛”中的一支;他欣喜,因为他是从事教学与科研事业方阵中的一员。

他是许昌学院新材料与能源学院院长,表面微纳米材料研究所所长、河南省材料学重点学科负责人、河南省微纳米能量储存与转换材料重点实验室负责人、河南省微纳米材料与器件工程实验室负责人、河南省微纳米材料与催化国际联合实验室负责人、河南省纳米功能材料及应用协同创新中心负责人高远浩。

高远浩是河南省高校科技创新人才,研究工作涉及材料化学、无机化学、配位化学、超分子化学、表面化学、材料物理等多学科交叉,曾先后主持完成国家自然科学基金面上项目1 项、参与完成国家自然科学基金3 项;主持完成河南省高校科技创新人才项目1 项,通过河南省科技厅鉴定项目2 项,获授权国家发明专利15 项。目前,他主持特色低维光电功能材料河南省科技创新团队1 个。无论工作多么忙,他都坚守教学工作第一线,承担了《无机化学》、《物理化学》、《纳米材料与技术》、《半导体材料》、《功能材料》、《新能源材料》、《新型能源材料与器件》等多门主干课程的教学任务,并乐此不疲。他说:“我用全部的爱点燃‘红烛’人生,相信它会代代相传,熊熊燃烧。”

论文被录用时的兴奋时刻

高远浩是河南鲁山县人,从小聪明好学、积极向上,但家庭困难,生活拮据,上学时,受到不少老师的生活资助和先进思想的影响,使他成长为一个感恩的积极向上的有责任心的人,很早就决定选择教育行业,当一名光荣的人民教师,将来好好培养学生。

说到求学经历,他的思绪一下子回到了河南大学的四年本科时光,在这里,他遇到了第一个人生好导师---英国皇家化学会终身会员李丙寅教授,一位关爱学生的教师,一位高风亮节的学者,一位通晓英、俄、德、日四国语言的智者,给自己的人生梦想插上了坚强的“翅膀”。本科毕业后的2001 年至2002 年,他非常幸运地到中国科技大学做高级访问学者,师从陈乾旺教授,在无机纳米材料的合成、性质及机理研究方面得到全面提升。

让他发挥专长、展示才智舞台的是安徽大学化学化工学院攻读理学博士的四年。这里,他和导师田玉鹏教授凭着对科研事业的挚爱结下了不解缘分,他感到充实而幸福,科研和专业水平也提升到了“高点”。博士期间,他主要从事配位化学科学和配合物光电功能材料的设计合成和双光子荧光性质研究工作。他每天早上六点半起床锻炼身体,七点半准时到实验室开始一天的研究工作一直到晚上十二点。四年如一日,非常出色地完成了博士毕业论文,并在国际知名期刊发表学术论文5 篇。最令他感到自豪和难忘的事是学术论文被录用时的兴奋和成就感。博士毕业答辩后,他还有3 篇论文没有公开发表,他和导师都坚信这些研究成果的科学价值,于是一篇论文就投稿到国际知名期刊Journal of the American Chemical Society,之后,便进入期盼中。三周后收到审稿意见给予高度评价,并应主编要求把论文扩展成全文(Article)后修回。两天后的晚上,他在网吧点开邮箱一看,这篇论文已被Journal of the American Chemical Society 直接接收啦,仅仅两天时间啊,他的学术成果被高度赞许,坐在网吧里的他顿时激动的浑身发软。

一个人要有梦想,但要梦想成真,干什么事情都必须坚守初心、锲而不舍,只有诚挚的热爱,才能收获成功。

以家国情怀投身新材料研究

新材料研究涉及多学科交叉,学科交叉点往往就是科学新的生长点,新的前沿,最有可能产生重大突破,使材料科学发生革命性的变化。谈到新材料、新技术在军工、航空、新能源等领域的广泛应用,高远浩满是自豪,这些与他从事的材料研究紧密相关。他说:“ 做材料人、干材料事、铸材料魂,这是材料科学工作者发展中国材料事业义不容辞的担当和责任,这既是一种压力,也是一种家国情怀。”

二十多年来,他一直坚守在地方高校科研和教学工作第一线,凭着对材料事业的挚爱,躬身亲为,在光电功能材料领域取得了一系列重大突破,诠释了一个材料人的担当和责任。

一是光电功能性硫族半导体纳米结构材料的调控合成及应用研究。他探索光电功能性硫族半导体纳米材料的结构控制技术,实现多元硫族半导体纳米结构材料的可控合成,深入研究了光电功能性纳米结构材料在光致发光、光电转换、光催化等领域的应用。例如,他首次通过金属掺杂成功设计硫化铜半导体的能带改造,实现硫化铜半导体从p 型到n 型的转换,使之适用于新型低成本高性能太阳能电池及可见光区自清洁材料,相关工作发表在ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8,15820-15827。

二是双光子荧光材料的设计合成及应用研究。基于绿色化学理念,他利用分子剪裁技术,以三联吡啶基团作为电子的接受体(Acceptor),通过π 桥和给电子基团(Donor) 联接,合成了一系列D-π-A 型三联吡啶衍生物大分子及其配合物双光子荧光生物显影材料。这种D-π-A 型电子结构有利于电子在分子内定向迁移,提高了电子迁移率和材料的光电特性。该方向的研究工作在理论上、技术上和实际应用中都具有一定国际优势。例如,他利用金属离子的诱导作用以及π 共轭大分子之间丰富的π-π 堆积作用,构筑了三联吡啶衍生物分子的超分子结构,首次利用分子之间的偶极互补效应实现了光电性质的偶极调谐。此项研究结果已发表在国际著名期刊《Cryst. Growh. Des.》(影响因子:6.8)。他还利用三联吡啶基团与过渡金属离子的三齿螯合配位作用,构筑了具有双光子效应的配合物超分子,应用于癌细胞的荧光显影,发表在化学领域排名最高的杂志《Journal of the American Chemical Society》( 影响因子:10.67),取得了国际关注。

三是有机-无机复合光功能结构材料的组装和应用研究。他首次在分子水平上构筑 桥接型 有机-无机复合材料,获得了一系列具有新颖界面结构的复合材料,如ZnS/Zn(S)2L,发现Zn ←S →Zn 界面π-共轭体系,能够显著改善复合材料的光电子特性,提出了新的界面结构理论模型,为深入探讨电荷载流子的界面分离和输运机制提供了理论支持,相关工作发表在Applied Surface Science 402 (2017) 336-343,引发界面结构国际研究热潮。

多年来,高远浩将自己的研究成果撰写成论文,已在J.Am.Chem. Soc.,J. Mater. Chem. C,CrystEngComm,New J.Chem., Chem.Phy. Lett., Mater. Chem. Phys., ACS Appl. Mater. Interfaces, Cryst.Growth Des, Applied Surface Science,RSC Advances 等国际知名期刊上发表SCI论文50 余篇。

一个具有担当精神的师者和研究者,必定具有忧国忧民的家国情怀,只有把忧患意识和科研精神结合起来,才能牢牢把握人生方向,使科研工作更有方向性和实用性。高远浩教授躬身亲为,做到了力尽所能,科研成果不期而至,而这正是国家对科研工作者献身祖国科学事业的召唤和期盼。

敢于攻坚克难闯新路

“世上无难事,只要肯攀登。”每当在研究工作中遇到困难时,高远浩就会想到这句名言,激励自己攻关克难,以严谨的科研态度认真攻克每一个科研难题,一步一个脚印勇攀科研高峰。

近年来,高远浩以新型能源材料及光电器件的开发研究为中心,解决了一系列材料微观结构设计与合成的难题,对能量转换和存储领域的基础研究和应用研发具有重要的理论和实用价值。

他建立的纳米遗传学技术,首次预见并成功实现快离子导体硒化银树枝晶到硒银铜树枝晶的室温晶相转换,有望成为快速电化学过程的新型电极材料。他开辟的化学均相共混超晶格制备技术,首次采用液相法合成了S2 掺杂的Cu7.2S4+x 超晶格纳米线和Ni3S1.1(S2)0.9 超晶格电极材料,通过超晶格量子隧穿效应和内部有序p-n 结的电场效应,显著改善了载流子的产出、分离和输运等动力学过程,有望在太阳能电池、超级电容器、光催化等领域得到广泛应用。他建立的利用激光拉曼研究化学均相共混超晶格应变结构和量子化电子过程的方法,首次成功实现硫化铜半导体从p 型到n 型的转换,使传统的硫化铜成为新型低成本高性能太阳能电池材料及可见光区自清洁材料。

在新材料应用领域,高远浩领导开发了各种低维光电功能性纳米结构材料,推动其在能源动力、光电信息、光电催化等领域的应用和产业化,他解决了纳米粉体高密度微米化技术难题,使纳米粉体材料在传统喷涂技术中的应用成为可能,有望在表面反腐、表面导热、表面绝热、防辐射等表面处理技术中全面实现产业化。

“要矢志不渝,敢于挑战难题,研出有质量有份量的成果来。”这是高远浩学术工作的坚守,并在产学研上得到验证。比如,合金粉雾化制备技术及产业化,他带领团队与河南黄河旋风股份有限公司围绕超硬材料产业基础性技术问题展开项目攻关,相继建设了金刚石触媒技术研发实验室、金刚石预合金粉研发实验室、金刚石线锯技术研发实验室、金刚石制品检测技术实验室等,并共同推进合金粉雾化制备技术及产业化。以低碳、环境友好技术为基础,实现合金粉低成本制造,产品质量超越行业标准。该项目2015 年获批为河南省产学研合作试点项目,开发的雾化制备技术,操作简单,成本低廉,能大规模生产高质量合金粉。为更好对接产业、实施快速转化,又相继建设了雾化制粉技术中试工程实验室,2017 年该项目成果获得河南省科技进步奖三等奖。目前已经建立生产线一条,产能1500 吨/月,新增利润7200 万元/年。

一个不怕困难、勇于迎难而上的人,闯出的路既新又宽,令人钦佩。科研需要有胆有识、敢于创新的精神,更需要心坚如磐、合力攻关的态度,唯如此,才能推进我国科学事业的长足发展。

材料人要干有材料的事

高远浩告诉我们:在中国经济进入新常态,实施创新驱动发展战略的大背景下,地方本科院校建设“中国特色应用技术大学”已是大势所趋。而他所在的单位许昌学院新材料与能源学院(表面微纳米材料研究所)现有教职员工43 人,其中博士28 人,师资力量雄厚,科研基础扎实,是河南省颇具影响力的一个科研教学型院部,在这场深层次的发展变革中,理当立于潮头、率先垂范、寻找机遇、主动融入、打造亮点、拓展优势。高远浩作为许昌学院新材料与能源学院院长,在这场脱胎换骨的发展变革中经历了思想的碰撞、理性的思考、多层次的探索,提出了“科研教学并举、实践创新相长”的发展理念,大力实施“科教融合、产教融合”的办学策略,带领院部完成了校地校企合作助推高水平应用型大学建设的突围之旅。目前打造了太阳能电池团队、能量存储材料与器件团队、环境与光催化团队等三个基础研发团队,还有一个精准服务型科技创新团队,专门搞应用技术开发,通过产学研合作,成果转化,为企业解决相关难题。

他们的团队精神就是两个字“求精”。不能为了发文章而写文章,确保高质量的学术成果是关键。他注重引领师生潜心科研,撰写高水平的学术论文。院部教师每年发表SCI 学术论文30 多篇,起码10 篇左右为一区论文。他说:“精益求精已是团队常态,团队成员都很谦虚谨慎,每一篇论文的研究工作一般都要持续一到两年时间,容不得半点马虎。”

高远浩对团队提出的口号是“材料人要干有材料的事”。这个口号对学院的思想建设起到很大作用。干事不能“没材料”,干 “没材料”的事就不应该做材料人。关于名利观,他倡导“不争名、不争利,争名必失利,争利必失名,名利双争必走下坡路。”

在高远浩的带领下,目前许昌学院新材料与能源学院(表面微纳米材料研究所)已建设了一支由知名教授领衔,老、中、青结构合理的师资队伍,形成了4 个研发团队,获批河南省创新型科技团队2 个、河南省高校科技创新团队2 个。

高远浩敏锐地指出,中国特色应用技术大学建设,关键是教师。打铁还需自身硬。他们制定有科教融合教师知识更新计划,分设基础研究学术交流项目、专业进修学习项目、产教融合创新实践项目三个类别,就是让教师跟上时代潮流。他每年都选派一名老师出国访学,学习国外的先进经验和科学技术,而后重点培养为学院的学术技术带头人。

谈到下一步团队发展方向时,高远浩说:“材料研究的唯一目的就是提高材料应用功能。不管是太阳能电池、锂电池、超级电容器、还是光催化材料,材料的结构设计是关键,材料的载流子微观动力学过程研究是基础,材料结构和性能的相关性是重点。这些问题都搞清了,材料的应用前景也就明晰了。”说到对自己未来的期待,他用一句话来表达:“作为材料人,一辈子要是做100 个材料,注定是平庸的。我期待潜心做好引路人,如果能够做好一个材料,引发类似产业革命的材料,这将是我一生的追求和期待。”

近年来,高远浩积极顺应地方本科高校转型发展的巨大变革,带头投身产学研合作工作,在校地合作、多方共赢的转型发展过程中,建立了一整套校企各方“双赢”的“绩效”评价机制,极大程度上激励了企业参与人才培养的积极性和主动性。他提出“科教融合、产教融合”人才培养理念,构建了“理论精讲+项目引领+技能训练”的本科教学新模式,通过“项目引领”实现技术创新和人才培养的“双赢”。大力实施“材料之星”创新人才培育计划,分设科学实验班和工程技能提升班,实行“专业导师制”和“企业导师制”,学生全员参与导师的纵向项目和横向课题,通过“项目化管理”带动学生参与导师的纵向科研项目和产学研合作项目的研究工作,实现了技术创新和人才分类培养的多方共赢。

高远浩立足地方高校从事教学和科研工作20 余载,始终不忘作为教师的本分和作为科研工作者的职责,他用自己全部的爱点燃材料人的“红烛”事业,并始终坚信它会熊熊燃烧,接力相传,点亮未来。

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