
“追逐夢想的道路充滿著困難和挑戰,而唯有敢于面對,持之以恒,方可一直前行,到達終點。”
2016年8月22日,第十屆“中國青少年科技創新獎”頒獎大會在人民大會堂舉行,我校材料與工程學院2012級材料物理專業學生熊方宇手捧沉甸甸的獎杯,對著鏡頭靦腆地笑了。當事后問及他當時的感受,這個1994年出生的大男孩笑了笑說,雖然有些激動,但更多的是平靜,“獎杯的獲得是對自己本科四年的肯定,更覺得是一種責任,科研之路還很長,我要繼續努力。”
師兄引路 走進科研
“小時候就想做個科學家,并且我對材料比較感興趣,想在材料領域做出一點成績來。”2012年,對大學校園滿懷憧憬的熊方宇進入我校材料科學與工程學院材料物理專業學習。
一開始,面對嶄新的大學生活,熊方宇對未來很迷茫,不知道自己將來去向何方,做怎樣的事,成為怎樣的人。“迷茫是暫時的,真正給我動力的是趙云龍師兄。”
2012年9月的新生開學典禮上,熊方宇看到了優秀學子事跡介紹,他一眼就看到了師兄趙云龍事跡的展板,認真閱讀師兄的科研事跡后,他被深深地震撼了——原來本科生也可以在科研中取得了不起的成績。一個月后,在學院的優秀學子報告會上,熊方宇終于見到了趙云龍師兄本人。在報告會上,趙云龍講述了他如何進實驗室,投身科研,最終發表了高水平學術論文,在國家競賽大放光彩的科研經歷。趙云龍的科研經歷和對科研的見解和建議,喚起了熊方宇兒時的夢想——成為科學家。熊方宇問自己:“本科生也能在科研中做出一些成果,確實了不起,同是本科生,師兄能做到的,我為什么就不能呢?”
帶著這份信心,熊方宇明確了自己的方向。大一的專業導論課上,熊方宇第一次接觸納米材料。那堂課上,麥立強老師為學生講述奇妙的納米世界。納米世界的大門就這樣在熊方宇面前打開,促使他去追尋、去探索納米世界的秘密。巧合的是,麥老師是趙云龍師兄的指導老師,他在心里暗暗發誓,自己一定要進入麥老師課題組學習。
熊方宇從輔導員處得知,學校為提高本科生創新能力,推行“導師制”培養模式,學生在本科期間可以申請一名指導老師,并參與導師的科研實驗。大一下學期,熊方宇毛遂自薦,從幾百名競爭者中脫穎而出,通過導師面試環節,進入了武漢理工大學-哈佛大學納米聯合重點實驗室麥立強老師的課題組。在麥老師的指引下,熊方宇開始在納米儲能材料上做研究,走上了科研這條艱難又充滿挑戰的道路,開啟他追逐夢想的旅程。
天道酬勤 執著創新
2013年4月,熊方宇進入實驗室學習。剛進實驗室,熊方宇做的都是打下手的活兒。刷洗燒杯、配置溶劑等基本功是每天的功課。“大一那會,我們住南湖,實驗室在西院,每次走過來都要近一個小時,在實驗室主要是洗燒杯之類的活,很多同學放棄了,但熊方宇卻覺得是樂趣,每天堅持,暑假也如此。”室友段裕松佩服熊方宇的執著。重復基礎的工作之余,熊方宇在實驗室安琴友師兄的帶領下學習相關實驗操作,從納米材料的合成、表征,到電極片的制作和電化學性能測試等。
與此同時,熊方宇從閱讀相關領域的文獻開始,逐步學習納米儲能材料的基礎知識。因為大一還沒接觸專業課,加上文中有許多專業英語單詞,這些專業性極強的論文對他而言如同“天書”。熊方宇沒有被這些困難嚇倒:單詞不懂,就一個個查詞典,不斷推敲最恰當的譯意;專業知識不懂,就從零開始,閱讀入門的專業書籍,尋求答案。
經過半年多時間的學習,熊方宇不再是什么也不懂的門外漢,對論文的閱讀也不再艱難,實驗操作開始變得得心應手,學會了科學研究的基礎方法。
2013年暑假,在一次科研小組會上,安琴友師兄帶著幾個本科生進行文獻學習。在討論論文時,安琴友提了一句,可以嘗試一下用論文中的方法合成五氧化二釩多孔納米棒。別的同學只是聽一聽就算了,熊方宇卻立即去嘗試了。得知熊方宇經過數十次的實驗,效果都不好,安琴友引導他嘗試別的方法。就這樣,熊方宇獲得了第一個課題,在老師和實驗室師兄的指導下,開始實驗研究。
熊方宇的課題是關于五氧化二釩作為鋰離子電池正極材料的研究。剛開始時,他們合成了五氧化二釩八面體,但是八面體的尺寸太大,達不到所想要的性能。怎樣才能讓材料的尺寸變小呢?熊方宇通過改變反應時間、溫度、原料,結果不是八面體的結構被破壞,就是尺寸仍然大,均以失敗告終。
面對一次次的失敗,熊方宇沒有氣餒。他提出:“既然我們不能改變它的大小,為什么我們不能換一種思路,改變一下它的結構呢?”在與老師和實驗室同學討論后,熊方宇決定轉變思路,計劃在八面體上構筑多孔結構。
新的嘗試開始了,那段時間,熊方宇壓力很大,既要面對繁重的課程,又要經受實驗失敗的痛苦。經過兩百多次的嘗試與失敗,多次調節煅燒過程的參數,熊方宇實現了多孔結構的構筑,并發現了煅燒溫度與多孔結構的相關規律。測試結果如他們所預料,這種類似于被蟲蛀了的八面體,作為鋰離子電池正極材料,電池充放電500次后容量為首次充放電的百分之九十五以上,而使用商業化塊狀材料的電池則低于百分之五十,大大提升了鋰離子電池的循環壽命。
隨后,熊方宇和他的課題組成員對多孔八面體進行了更深入的研究。基于該項成果,申請了一項國家發明專利,撰寫的論文經過一次拒稿、兩次修改后,發表于國際知名刊物Nano Research上。
這一過程讓熊方宇深深地體會到“做科研,就要學會堅持和不怕失敗。”每一項科研成果背后都有著成百上千次的嘗試和失敗,但也充滿著刺激,也許下一次嘗試就是想要的結果。
科研之路 不言放棄
一個課題的完成并不代表結束,而是一個新的開始。每天去實驗室逐漸成為熊方宇的習慣,晚上十點以后才回宿舍已成家常便飯,有時甚至為了節約時間睡在實驗室。“他特別能吃苦,任何時間給他電話,他都在實驗室,周末、假期都是如此。”材料學院團支部書記田仕說道。
熊方宇的“有心”給實驗室安琴友老師留下了深刻印象,而他在科研上花費的大量時間精力也讓安琴友感動,“很多時候,我早上七點前到實驗室,就看到熊方宇背個書包從實驗室出來去上課,作為師兄、作為老師這種科研精神讓我感動”。
熊方宇對科研,從迷茫到感興趣,再到堅持,一步步深入,在科研的道路上從來沒有放棄過,他堅信:科研之路,永無止境。三年多來,熊方宇不斷克服困難,迎接挑戰,相續完成電極材料的多個實驗研究。在實驗研究的基礎上,他在Advanced Energy Materials等國際知名刊物上發表了4篇論文,并申請了2項國家發明專利。期間,熊方宇所在的本科生團隊——武漢理工大學新型納米儲能器件團隊也獲得了大學生“小平科技創新團隊”的稱號。
2015年,基于大二、大三的一系列研究成果,熊方宇參加了湖北省第十屆“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽,獲得特等獎并入圍全國決賽。在精心的準備和多次模擬答辯練習后,終審答辯環節熊方宇淡然地面對評審專家的多次提問,他的團隊最終獲得第十四屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎。其參賽作品《釩系自緩沖納米電極材料的設計構筑及儲鋰機制原位分析》也為其所在實驗室的合作企業——武漢理工大學力強能源有限公司推進高性能釩系電極材料的實際應用提供了理論基礎。
當大家贊嘆他的成績時,熊方宇卻強調:“我所取得的成就,與實驗室的老師和同學密不可分,當我遇到解決不了的困難時,老師會耐心地為我解答,當我遭遇失敗時,他們會在我旁邊給我鼓勵……在科研路上,我的團隊就是我的導向標,是這個團隊對我一次次的協助與鼓勵,讓我一次次取得成功。”
如今,熊方宇已成為我校2016級材料科學與工程專業研究生,并獲得直博資格。他深知,自己和趙云龍師兄還有很大差距,不忘初心,在納米儲能材料上,他的科研之路才剛剛開始。
評論:“博觀而約取,厚積而薄發。”三年多實驗室的探索,無數個日夜的堅守,在科技創新路上,熊方宇一步步踏實向前。對科研的執著、對夢想的追求使他敢于面對困難與挑戰、失敗和挫折,不拋棄、不放棄,在科研路上,熊方宇和他的團隊懷著質樸的科研夢,用青春的激情和活力點燃夢想,永無止境,一路前行。