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功能材料學家陳立泉:寧靜致遠

來源:中國科學報   郭勉愈   2016-03-19
導讀:●1979年國外提出鋰離子電池的概念,陳立泉的實驗室也在那時候成立。 ●1997年9月,陳立泉建成中國第一條鋰離子電池中試生產線。由于沒有經驗可資借鑒,在這條生產線上,陳立泉當了一年多“工人”。 ●2001年,陳立泉專門到上海拜訪了時任“863”計劃電動汽車重大專項負責人萬鋼:希望能給鋰離子電池一個機會。

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陳立泉是我國鋰電池事業的帶頭人。今年一月的一天,《中國科學報》記者在中科院物理所見到了這位著名的功能材料學家。讓記者微感驚訝的是,這位盛名之下的科學家,給人的印象卻十分的平和、樸素。今年72歲的陳立泉個子不高,看上去比實際年齡年輕得多。沐浴著冬日的陽光,陳立泉微微瞇著眼睛,回憶他幾十年來的科研生涯,語調和神情都透露出一種淡泊和寧靜。

從他的講述中,記者發現,陳立泉的傳奇之處,并不僅僅在于他推動了我國的鋰電池事業,更重要的是,他是一位在基礎研究、應用研究和產業化領域都成績斐然的科學家,這樣的科學家并不多見。

中國鋰電研究第一人

陳立泉與鋰離子電池結緣始于1976年。這一年,中科院物理所派陳立泉赴德國馬普學會固體所進修。有一次,馬普學會斯圖加特固體所在對外開放日上展示了未來的鋰電池,只有紐扣大小。研究人員拿著這粒“紐扣”,指著旁邊大塊頭的鉛酸電池說,別輕看這粒小小的“紐扣”,它的能量比鉛酸電池大得多。這給陳立泉留下了深刻的印象。他想起在四川家鄉上初中時,學校做物理實驗,所需的鉛酸電池要到南充市去購買,然后從南充一路背回學校。學校位于三縣交界之處,只有羊腸小道可通,背著沉重的電池走路十分費力。有一次,電池里的溶液泄漏,搬運工人的衣服被燒壞。回想到這一點,陳立泉頓覺這小小的“紐扣”魅力無窮。他于是寫信給物理所的領導,申請轉換研究方向。所里同意了他的要求。他花了5個月完成原定的晶體研究任務,隨即轉向去作超離子導體研究。沒想到,這一轉就是30余載。

1978年回國后,陳立泉繼續從事與鋰電池有關的固體離子學及其在能源中的應用研究工作。兩年后,在陳立泉主持下,中科院物理所成立了該領域的第一個實驗室——固體離子學實驗室。“1979年國外提出鋰離子電池的概念,我們的實驗室也是在那時候成立的。因此我們開始研究鋰離子電池的時間和國外差不了多少。”陳立泉說。

1987年,我國啟動了“863”計劃“七五”儲能材料(聚合物鋰電池)項目,由陳立泉擔任總負責人,下設11個課題組。這11個課題組的科研成果,奠定了今天我國鋰離子電池產業的科學和技術基礎。而車用鋰離子電池能有今天的大發展,和陳立泉的積極爭取與“游說”分不開。

車用鋰離子電池在發展的初期,不僅沒得到足夠的政策扶持,甚至一度被邊緣化。2000年,我國啟動“十五”“863”計劃電動汽車重大專項,鋰離子電池幾乎被排除在這一項目之外。陳立泉為此十分憂慮。2001年,他專門到上海拜訪了時任“863”計劃電動汽車重大專項負責人萬鋼教授,懇切地對萬鋼說:“希望能給鋰離子電池一個機會。”萬鋼采納了陳立泉的意見,將車用鋰離子電池項目納入電動汽車重大專項課題之內。在當時,陳立泉敢于去爭取這個機會,需要很大的勇氣,這份勇氣來源于他多年扎實的研究和對鋰離子電池產業化的堅定信心。陳立泉至今十分感謝萬鋼:“在當時,這個機會太寶貴了。”

產業化之思

從1997年開始,陳立泉開始著眼于鋰離子電池的產業化。這年9月,陳立泉建成中國第一條鋰離子電池中試生產線。由于沒有經驗可資借鑒,在這條生產線上,陳立泉當了一年多“工人”,什么臟活、累活都干。有一次,為了搶時間,陳立泉帶著幾名科研人員自己去搬運設備。沒想到,拉設備的粗鋼繩突然斷了一根,幾噸重的設備順著樓梯往下滑。幸好偏了方向撞到墻上,所有的科研人員一起撲上去用力頂住,才沒有釀成事故。

回想起這段經歷,陳立泉認為對自己是非常有益的:“在此之前,我只有理論和實驗室研究經驗,沒有實踐。當了一年多‘工人’,基本了解了鋰離子電池生產的每一個環節,這對研究非常有幫助,讓我的研究更符合產業需求。”

1999年,陳立泉牽頭成立了北京星恒電源有限公司,完成了從基礎研究到產業化的轉變。如今,我國已經成為與日本、韓國并列為世界三大鋰離子電池生產國。這和陳立泉幾十年來在鋰離子電池領域的研究和產業化努力密不可分。

正是因為陳立泉有親身參加工廠生產的經驗,他與一般科研人員相比,對具體的生產情況多了一層了解,他常常思索科研成果如何實現產業化的問題。

陳立泉最大的體會之一是:好的技術不一定有好的產品。從自己10多年的產業化經驗出發,陳立泉認識到:“好的文章不一定有好的技術,好的技術不一定有好的產品,好的產品不一定有好的市場。”陳立泉說,文章與技術不是一個概念,有很多文章質量很高,但它們并不等同于好的技術,就像科學與技術不是一回事一樣。也有很多好的技術成不了好的產品。“但是好的項目一定需要時間,這是毋庸置疑的。”

對于基礎研究與產業化之間如何產生聯系的問題,陳立泉認為,機制起著十分重要的作用。從基礎研究的角度看,不斷有新成果需要轉化;從產業的角度來看,迫切需要注入新技術,以增強競爭力,這對高新技術公司來說尤其重要。然而,如何將一個產品推向市場,并將這個市場做大做好,并不是科研人員的強項:“市場營銷對我們科研院所的人來說是弱項。中科院自己要想管好一個公司是很困難的,這與科研院所的性質有很大的關系。科研院所還是擅長技術研究。”陳立泉用一個比喻來說明這問題:“我們適合做孵化器的工作,小雞孵出來以后交給公司,由公司去運作,這是最好的模式。”正因為如此,2004年當蘇州星恒公司成立之后,陳立泉不再擔任技術總監。

另外,科研成果的產業化還存在一個導向上的問題。陳立泉認為,科研院所往往太強調文章而不重視成果轉化,因此在科研院所,搞產業化的人往往都比較邊緣。陳立泉以思索的語氣說:“是任務帶動學科還是學科帶動任務這個問題,已討論了幾十年,到現在還沒辯論清楚。”在他看來,當前應該是“以任務帶動學科”為主。也就是說,把國家的戰略需求放在首位。陳立泉解釋說,這并不是不重視文章,高質量的技術不能少,高質量的文章也不能少,“物理所的一位老領導曾經笑我是‘腳踏兩條船’,我的確是強調技術,但我也很重視論文”。

高溫超導傳奇

陳立泉的過人之處并不僅僅在于他是我國鋰電池事業的第一代領頭人。大多數人也許并不知道,這位花了近20年工夫去做電池的人,在基礎研究領域也同樣成果卓著,曾因其在高溫超導領域的研究成果而獲得國家自然科學獎一等獎。陳立泉告訴記者,當年的高溫超導研究是一個十分曲折的過程。

高溫超導研究始于1986年。當時,做超導研究的趙忠賢建議陳立泉與他合作開展高溫超導方面的研究。陳立泉和夫人黃玉珍與趙忠賢都是中國科技大學的同學。對于老同學的提議,陳立泉和黃玉珍欣然同意:由趙忠賢組織測試,陳立泉和黃玉珍負責超導材料研制。

當年12月的一天,陳立泉在黃玉珍合成的樣品中觀察到70K超導跡象。第二天物理所領導組織幾位專家討論后,決定通過媒體發布這一消息。

說到這里,陳立泉笑著說,當時本來是決定在《中國科學報》(時名《科學報》)發消息的,但《中國科學報》那時是每周兩期,上一期剛剛印發。物理所科技處一位同志就聯系了新華社。

很快《人民日報》也轉發了這條新聞。正在外地調研的趙忠賢在火車上聽到廣播電臺的消息,后來他對陳立泉說,該消息的沖擊力“就像中國爆炸了第一顆原子彈”。

消息發布后,外國同行包括許多著名的大科學家,紛紛打來電話詢問此事,索要數據。但遺憾的是,由于當時測試設備落后,實驗記錄的數據不完整,導致這一超導現象難以重復。陳立泉他們陷入了非常被動的境地。

當年12月底,物理所領導給陳立泉下達任務:限3個月做出液氮溫區超導體。于是陳立泉在巨大的精神和輿論壓力下,開始了被他稱為一生中最艱苦的實驗工作。陳立泉和黃玉珍重新制定了周密、系統的研究方案。與之相配合,趙忠賢成立了第二測試組,以加快實驗工作的進展。

陳立泉記得十分清楚,在超導研究最困難的時期,1987年1月30日(大年初二),當時的中科院院長周光召到物理所視察,作了三點指示,這對陳立泉及其同事來說是極大的鼓舞。

沒過多久,傳來美國華人科學家朱經武研制出98K超導體的消息。這對于陳立泉又是一重壓力。

事情的轉機似乎是很偶然的。1987年2月的一天,陳立泉和黃玉珍討論工作時決定,為加快樣品的篩選速度,不必等到第二次燒結后才送去測試,而是將第一次合成的樣品直接送去作抗磁性測量。沒想到正是從第一次合成的釔鋇銅氧化物樣品中發現了液氮溫區超導現象,而經過第二次燒結的樣品反而不具備超導性。陳立泉趕忙從垃圾筐中找出第一次燒結的幾小塊樣品再去檢測,發現每一塊都是超導的。他們很快確定是樣品的氧含量差異所致。為了慎重起見,他們又先后制備了三批樣品,結果三批樣品全部超導,臨界溫度也都在液氮溫度以上。直到這時,陳立泉才算松了一口氣。

正是由于“液氮溫區氧化物超導體的發現”這一成果,陳立泉獲得了1989年的國家自然科學獎一等獎。

總結此事,陳立泉說:科學研究是十分曲折復雜的,其中往往有一些偶然性的因素,而偶然性中又隱含著必然性。

難忘402樓

陳立泉的科研成果,包括高溫超導和鋰離子電池技術,大部分是在物理所402樓做出來的。因此,他對402樓懷有深厚的感情。陳立泉告訴記者,402樓的舊址就在中國科學報社的東邊,如今這里是一棟剛剛完工的磚紅色新樓。

曾經的402樓不為人所知,不少在物理所工作多年的人都不知道它的存在。此樓是上世紀60年代初所建。當時正值三年困難時期,樓的質量不大好。地下室滲水,修了數次,越修越漏。稍有大雨,室內水深尺余。由于終年積水,夏天蚊子成群。

就是這樣一棟老樓,陳立泉卻對其懷有深厚的感情。2010年,物理所決定拆除402樓,在原址建一座10層高的新樓。陳立泉心中十分不舍,這位一生從事科研、并不擅長文辭的人情不自禁寫下一篇《402樓祭》。在文章中,陳立泉寫道:“我在物理所待了44年,大約40年是在402樓度過的。對402樓,我有很深的感受,頗多懷念……402樓對物理所的貢獻是很大的,在‘出成果,出人才’方面甚至是創紀錄的。我國第一臺固體激光器所用的紅寶石就誕生于402樓東廂房。我國高質量的用于光學儀器和諧振器的大塊優質水晶就出自西廂房的高壓釜中。有人統計過,從402樓的109房間走出了至少6位院士。”由此可見,402樓作為陳立泉一生科研事業的“主戰場”,在他心中的分量之重。

采訪結束的時候,陳立泉微笑著對記者說,今年令他特別高興的事情是,他終于可以徹底退休了。因為他所培養的團隊已經成長起來,實驗室中的人才梯隊也已經形成,每人各司其職,都能獨當一面。其實在15年以前,他已經在嘗試著慢慢退出工作崗位,不再管具體的事情,放手讓學生們去做。他笑稱,今后自己的作用就是不定期地請科研團隊喝喝茶,聚一聚,聯絡聯絡感情就行了。

他平和的語氣中,有一種樸素、安靜的氣質,正如他所懷念的那座402老樓:也許它并不風光,并不摩登,但它為中國科學發展所作的貢獻,人們是不會忘記的。

人物介紹:

陳立泉,1940年生于四川南充。1964年畢業于中國科學技術大學,同年到中國科學院物理研究所工作至今。曾獲1989年國家自然科學獎一等獎。2001年11月當選為中國工程院院士。長期從事固態離子學的研究,是我國固態離子學的創始人之一,在國際固態離子學及可持續能源領域享有很高的聲譽。現擔任中國固態離子學會名譽理事長,曾任中國固態離子學學會理事長、國際固態離子學會委員和亞洲固態離子學會副主席。

參考資料

[1] 中國科學報,功能材料學家陳立泉:寧靜致遠

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