中國粉體網訊
黃富強研究員(圖源:中科院上海硅酸鹽研究所)
黃富強,中科院上海硅酸鹽研究所首席研究員、北京大學博雅特聘教授,擔任中國化學會能源化學專業委員會主任,中科院上海硅酸鹽研究所先進儲能創新中心主任。長期從事無機固體化學與新能源材料與器件研究,以通訊/第一作者在Science、Nat.Mater.、Nat.Energy、Nat.Phys.、Nat.Catal.、J.Am.Chem.Soc.、Angew.Chem.Int.Ed.、Adv.Mater.等發表SCI論文600余篇,H因子95,他引超35000次,入選全球高被引科學家榜單;獲授權發明專利120余項(國外15項)。主持科技委重點項目、國家重點研發計劃、科技部973和863項目、國家杰出青年科學基金、基金委重大研究計劃以及產業化等項目40余項。以第一完成人獲國家自然科學二等獎1項(2017年)、上海市自然科學一等獎2項目(2016、2019年)。
“陶都”宜興走出來的科學家
1968年,黃富強出生于江蘇省宜興市徐舍鎮。宜興市所產陶器馳名中外,尤以紫砂最為有名,享有“陶都”美譽。除了紫砂出名外,宜興出了很多科技名人,黃富強從小耳濡目染,知曉不少家鄉科技名人的事跡,這也深深影響到了黃富強。年少時的黃富強對科技充滿了好奇,他對化學尤其偏愛,在高考時他報考了南京理工大學化工學院,并用三年時間修滿了學分,提前一年本科畢業。之后,他考取了吉林大學研究生。進入吉林大學后,黃富強在理論化學領域繼續深造。
1993年,黃富強碩士研究生畢業。后來由一位科學院院士推薦,黃富強成為唐敖慶教授的科研助手。在唐敖慶教授的引領下,黃富強在量子化學相關理論研究方面有了斬獲。當時,唐敖慶教授是清華和北師大的兼職教授,為了更系統地學習量子化學理論,黃富強報考了北師大,成為唐敖慶教授的博士生。
1996年,黃富強博士畢業,唐敖慶教授希望他到國外繼續深造。之后,黃富強去了美國密西根大學化學系,他的導師是史蒂芬·李教授,被諾貝爾化學獎獲得者霍夫曼教授譽為“美國理論化學界未來的領導者”。在導師的帶領下,黃富強對固體化學的研究特別是發現和合成無機新材料產生了濃厚興趣。
2000年,黃富強進入了美國西門子公司ISO研發部工作,主要從事電致發光材料的研制。選擇進入西門子公司,他一是希望了解和體驗這些國際知名大公司的科技研發模式,二是希望在實戰中增強自己研發無機新材料的實際應用性。
2004年,黃富強回國,以海外引進人才加入中科院上海硅酸鹽所并任研究員,2010年加入北京大學化學學院并任教授。
加入中科院上海硅酸鹽研究所成為黃富強人生一個新的起點,他很快組建了光電轉換材料及器件課題組,隨后的幾年中,他們的團隊戰果豐碩,成為國內這一領域的佼佼者。近幾年,黃富強帶領他的團隊圍繞薄膜太陽電池相關的材料設計、材料制備和器件集成,作出了系統性的創新工作。其中,“新型光電材料與薄膜太陽電池研究”項目獲得了國家杰出青年基金,“結構功能區與新型光伏材料研究”項目獲得了國家自然科學基金重點基金扶持;“低成本非真空銅銦鎵硒太陽電池中試技術”成為科技部太陽電池重大863主題課題;“基于納米結構和寬光譜高效太陽能電池關鍵科學問題研究——新型光電材料轉換材料的設計與制備”被列入科技部重大基礎研究計劃。
心向光明,逆向思考
黃富強長期從事無機固體化學與新能源材料、器件的科學研究與技術應用,覆蓋先進電池、電催化、新化合物合成等多項創新領域。
在固體化學基礎研究領域,黃富強基于多元化合物原子基團“相似相聚”規律,構建提出了“雙結構功能區”和“堆積致密因子(Packing Factor)”固體化學設計理論模型,指導合成了光催化(BiOCl)、光電(La5Cu6S7O4)、儲能(Li4Cu8Ge3S12)、超導(2M-WS2)等為代表的120余種新化合物體系和晶體結構,被同行稱為“Universal Model(普適模型)”“Extraordinary Discovery(杰出發現)”,所發現的部分新化合物已成功開發成兼具高容量、高倍率特性的原創鋰/鈉離子電池先進電極材料。
在應用基礎研究領域,黃富強帶領團隊創新性地研制出兼具高能量密度、高功率密度的“雙高”儲能電池和寬太陽光譜吸收的系列能量轉換新材料,現已陸續實現產業化。
其中,“雙高”少層碳電極材料被諾貝爾獎獲得者約翰·B·古迪納夫(John B.Goodenough)引用并稱為“開創性發現”“一個飛躍”及“超級材料”;寬光譜吸收的高效光催化黑色TiO2材料已用于滬、魯、皖、蘇等地污染水體凈化,示范面積超25平方公里;寬光譜三帶吸收的摻錫CuInGaSe2太陽電池轉換效率達20%,非真空法低成本制造技術業內領先,現已在山東等地產業落地。
從教二十年,黃富強早已桃李滿天下。他的學生們有的在國內外擔任教職,有的成為高科技企業創始人,還有的在產業龍頭企業擔任首席科學家,他鼓勵學生們畢業后帶著學術界和產業界的難題回來,共同討論科學問題和解決方案。
目前,該課題組成員達100余人,對于學生們的成長成才,他特別強調“心向光明”。“人一定要保持好的心態,心情好了腦子才能轉得更快、思維也會更活躍,這樣才能拓展出更多創新思路。我享受與學生們激烈討論科學問題的過程,互相激發、碰撞靈感。”他說。
雖然每周黃富強都要奔波于北京、上海兩地,但他始終面帶笑容。他的一名學生這樣評價他:“黃老師永遠是課題組中精力最充沛的人,極富創造力又極其勤奮!”
其課題組中一名博士生舉例說道:“黃老師的創造力體現在‘不隨主流’的逆向思維中。硅基負極被認為是下一代電極材料中的‘黑科技’,業內普遍認為硅氧比硅碳更有前景、更適合作為硅基負極的主流技術路線,但他一直強調要獨立思考、科學客觀,他分析采用特殊的材料結構設計和包覆工藝,硅碳工藝中難以攻克的膨脹難題完全可以破解。”他的這一判斷也在學生們的產業實踐中得到證實。如今,由其北大學生團隊創立的行業“隱形冠軍”——上海鋰凰科技有限公司,成功解決了硅基負極材料的膨脹難題,系統提升了循環性能,鋰凰量產的“富硅”負極產品比容量已超2000mAh/g,穩定循環壽命遠超1500次,綜合性能成功實現了國際領先。
心系家鄉,為宜興發展獻智
2022年,在黃富強的牽線下,中科院上海硅酸鹽研究所與宜興市經開區合作共建新型研發機構——中科戰略新材研究院,聚焦先進電池、光儲一體化、功能陶瓷等戰略新興材料領域,開展面向“雙碳”目標的先進材料制備、器件組裝、系統集成和交叉應用研究的科技研發與成果轉化。經過一年建設,研究院成立了由5位院士領銜的學術委員會,建立了由國家杰出青年領銜的50余人研發運營團隊,對接了數十項光伏、儲能等領域的產業化項目,形成了代表我國戰略新興材料領先水平的“宜興隊”。
黃富強還與中國科學院院士褚君浩、無錫工藝職業技術學院原院長邵漢強、江蘇省陶瓷研究所所長邱永斌等8位業內知名專家學者聯合發起成立了宜興市無機非金屬材料學會。無機非金屬材料,是與有機高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一,在宜興有良好產業基礎。
“長期以來,宜興乃至江蘇省在無機非金屬材料領域缺乏針對性產業擴展大平臺。”黃富強說,通過成立學會,將有效匯集來自材料、化學等領域的頂尖科學家,以及人文、藝術、考古等領域知名文藝社科專家,聚焦陶瓷材料、環保材料、能源材料、智能材料以及高端裝備制造材料等重點方向,按照產學研用協同促進方式,加快創新成果在宜轉化。
與此同時,看到宜興新能源產業發展的強勁勢頭,黃富強帶領中科戰略新材研究院,與高性能陶瓷和超微結構國家重點實驗室、中國航天科技集團上海空間電源研究所等發起成立宜興市先進電源工程技術研究中心。該中心將致力加速推進能源材料研究成果實現器件化應用和產業落地,形成一系列以先進電池、光伏電源為主的核心技術,孵化引育專精特新硬科技企業,為宜興奠定全產業鏈新能源技術和人才優勢。
參考來源:
天南地北宜興人:心空境自高——記我國新能源材料領域領軍人物黃富強博士.宜興日報
鋰電長續航迎產業新突破:科學家成功破解4.8V高壓循環難題,實現超薄鈣鈦礦均勻包覆.DeepTech深科技
宜興籍科學家黃富強獻智家鄉發展.宜興日報
(中國粉體網編輯整理/文正)
注:圖片非商業用途,存在侵權告知刪除!