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高志勇:我喜欢探索未知

来源:大学生通讯社 点击次数:次 发布时间:2020年10月20日 作者:郑澳杰 祁丹阳

2020年7月初,资源加工与生物工程学院高志勇教授,入选教育部青年长江学者。而在几个月之前,“矿物工程国际青年科学家奖”在南非开普敦举办的第九届国际浮选大会开幕式上揭晓,高志勇凭借着在矿物浮选界面化学方面的研究成果斩获殊荣,成为年度唯一获奖者,同时也是该奖自2011年设立以来亚洲首位获奖者。

2003年进入中南大学学习矿物加工工程以来,高志勇便紧盯学科前沿问题,始终想要挑战该领域里的难题。“奖项只是对近期科研工作的总结和肯定。”作为一名80后青年科研工作者,高志勇深知任重道远。对他而言,还有更多的东西要去突破。

图为高志勇副教授 (右) 在颁奖现场

“想做别人没做过的事”

十年前,提前攻读博士学位的高志勇加入了导师胡岳华教授的国家自然科学基金重点项目——含钙镁矿物浮选基础理论研究。对于这个“不循规蹈矩”的课题,高志勇直言:“刚开始做这个课题的时候非常艰难。之前学术界做过类似课题的人很少,可供参考的文献也很少。”这让高志勇一时间想不到研究的思路。压力大,是高志勇对那段时光最深刻的回忆。因为没有进展,高志勇常常会焦虑得整晚睡不着觉。他笑称:“我的头发就是从那个时候开始掉的。”

“我想做事,特别是想做一些别人没做过的事”,这是高志勇坚持下去的理由。为了找到课题研究的思路,他开始研读界面化学相关的文献。一两百篇文献订成一个个厚厚的册子,他一有时间就将自己全身心地投入到这些文献当中。读文献和反复思考是高志勇在2009年到2010年做的最多的事情。一旦有了新的思路,他便会和前辈师长讨论。“虽然那段时间里我没有发表任何一篇文章,但看了这么多的文献让我对于这个课题有了比较清晰的思路。”高志勇认为那段时间是他提升最大的一段日子。

有了一个清晰的思路,高志勇便加快脚步开始了对课题的研究。2010年底,他通过运用Materials Studio软件构建白钨矿和方解石的晶胞,计算两种矿物的表面断裂键性质,发现表面Ca质点可能是造成两种含钙矿物分离难的关键因素。他也因此以第一作者的身份在中文核心期刊《矿物学报》上发表论文《白钨矿和方解石解理面的断裂键差异及其对矿物解理性质和表面性质的影响》。此后,他一鼓作气,分别于2012、2013和2014年在《中国有色金属学报(英文版)》上发表了3篇论文。

近年来,他创新性地把矿物浮选的研究对象从矿物颗粒转移到了矿物解理面上,建立了含钙矿物浮选分离强化的新方法。在这些新理论和新方法支撑下,白钨矿、萤石等战略矿物的回收利用水平得到了显著提高。目前,该理论已应用于湖南柿竹园多金属矿、新田岭钨矿等企业,大大提高了钨矿的加工利用效率。这些研究也得到了国外同行的广泛关注和认可,并由此让高志勇获得了“矿物工程国际青年科学家奖”。

纳交流金言,汲科研养分

多和其他学科领域的老师沟通交流,已经成为高志勇科研工作中的一种习惯。“科研的主干要自己来搭建,但想枝繁叶茂也需要别人给予的‘阳光’和‘养分’。”

博士起步阶段,高志勇被解理面样品无法打磨抛光的问题困扰,研究进度一度停滞。但在一次和材料院老乡的日常交流中,他得知在材料院里打磨抛光是最基本的操作。在实验室里观摩和实践了一个多小时后,高志勇把打磨抛光的技术学到手了。一回到自己的实验室,高志勇便向导师胡岳华教授申请采购一台高精度的打磨抛光机,而这台打磨抛光机被高志勇一直用到了现在。

多年来,高志勇在国内外顶级期刊硕果累累。对他来说,发表文章就像是在和其他的科学家交流思想。

2014年年底,美国密歇根理工大学的Jaroslaw W. Drelich教授来校访问,高志勇和他一起坐车去矿山参观。在车上,高志勇向他分享自己两年前发表的一篇文章时,提到了文章的一个遗憾。“当时我想测量不同解理面的电性,但那个时候我们没有这个实验条件测量。”巧合的是,这位在原子力显微镜领域颇有建树的教授当即表示,自己有能力帮助高志勇实现测量愿望。

精心准备实验方案和实验样品后,高志勇在2015年3月、6月先后将三个常见的白钨矿待测解理面样品寄给了Jaroslaw教授。8月份得到第三个解理面的电性数据之后,高志勇发现表面活性吸附位点的密度决定解理面的电性,而解理面的电性直接决定矿物颗粒的电性。

在得出这一结论之后,他进一步完善文章并在浮选界面领域的顶级期刊Langmuir上成功发表,这也是国内矿物浮选领域在该刊发表的第一篇论文。“在和别人合作的过程中,和他们共享研究思路,也得到了想要的实验结果,我非常享受这个过程。”

此后,高志勇更是一刻不歇。2016年起,通过国家111引智创新基地,高志勇与阿尔伯塔大学教授、加拿大工程院曾宏波院士展开了学术合作。“没有合作就不会有新的东西出来。”两人及团队各自在擅长的领域发力,开辟了矿物与浮选药剂作用力实验检测的新方向。紧接着,二人又投入了下一阶段的研究。他们探究了铅离子在苯甲羟肟酸浮选氧化矿物中的活化作用,揭示了铅离子与苯甲羟肟酸预先反应形成配位体对氧化矿物具有更好浮选效果的本质原因,颠覆了传统的活化浮选理论,对新型浮选药剂的设计开发具有很好的指导作用。上述两项成果发表在Langmuir期刊上。

2020年,距离高志勇通过学校的破格教授答辩已经一年有余,“我的心境其实没有发生什么变化。”他觉得,科研是个顺其自然的过程,不能功利和冒进,最不能浮躁。“我喜欢我的专业,更喜欢这个研究方向,喜欢探索未知和解决学科中尚待解决的问题。”


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