中南人如何孵化“新力量”?
来源:大学生通讯社 点击次数:次 发布时间:2024年06月26日 作者:王馨瑶 戴寓欧 赵云逸
行走在中南,处处能感受到“新”的活力:基础物理学科与多学科交叉发现新问题、传统产业在新思路下转型升级、绿色低碳产业勇闯“科学无人区”、知识产权为“新”发展保驾护航……中南人一同为孵化“新力量”添砖加瓦。
向“新”发力:不断探索新问题
走进物理学院王辉教授的实验室,高性能的机器、大型的计算机集群……在大多数人的脑海里,并不会将这些与物理这门基础学科联系起来。而本硕博阶段分别攻读计算机、材料、物理专业的王辉充分利用跨学科背景,在计算物理领域深耕,运用高效计算、高通量实验和数据库等高新技术,不断探索材料基因工程的新问题。
王辉本科毕业时,正是计算机专业火热之时。他也因此找到一份待遇和发展前景都不错的工作。然而,在日复一日的工作里,王辉逐渐察觉到单纯从事计算机方面的工作并非他想要的,他想研究更多能付诸应用的新问题,于是转而攻读材料学硕士。虽然是跨专业的学生,但他却特别敢于和老师“叫板”。到了博士生阶段,王辉这种敢于突破常规、热衷深入求索的精神体现得更加淋漓尽致。“很多人认为博士对某个领域的知识掌握是比较透彻的,而我恰恰相反,研究越深入,越是觉得自己掌握的知识和方法不够,就越是想多学一点。”
新材料的研发,需要将成千上万的原子筛选组合,耗时长、耗材多。这时,通过计算的方法构建模型、预测材料的性能,就展现出了得天独厚的优势。近年来,王辉团队将这一技术运用于绿色固态制冷材料的研发及应用领域,寻找高效率、低排放的固体材料,从而缓解现有气体压缩循环制冷设备带来的温室效应等环境问题。下一步,王辉团队将积极寻求与企业的合作,加速成果产业化。
小时候,王辉的梦想是成为一名科学家。为了保持自己的好奇心与求知欲,王辉每天雷打不动地阅读两小时。“保持阅读、保持思考、保持进步”是他不断发现、解决新问题的“法宝”。今年4月,王辉获评《麻省理工科技评论》评选的2023年“中国智能计算年度创新人物”,也印证着他一步步靠近儿时的梦想。
用“新”提质:让“旧”产业活起来
钢铁被认为是高污染高能耗的产业,在倡导“双碳”背景的当下,大家一直觉得钢铁行业会逐渐被取代。然而资源加工与生物工程学院钢铁系潘建教授认为钢铁行业还会有属于自己的“春天”。
“炼铁的原材料就如待烹饪的面粉,不能直接投入锅中烹饪成佳肴。它们需要经过一道关键的“和面成型”步骤——团矿处理,将松散的物料精心成型,转化为适合高炉冶炼的粗粒炉料。”潘建介绍道。从有钢铁以来都是以焦炭或煤做炼铁的还原剂和发热剂,同时焦炭还作为高炉料柱的骨架,使得焦炭用量较高、能耗高,会产生大量二氧化碳。潘建所在的中南大学低碳与氢冶金研究中心,自2019年起将传统的以炭为还原剂的冶金工艺转变为以氢为还原剂的新工艺研究,开辟了低碳冶金新路径。潘建提到,在钢铁生产过程中,氢气发挥着重要的还原剂作用,将铁氧化物转化为金属铁,为后续的炼钢提供优质低碳原料。这一过程中,氢气可以有效去除了铁氧化物中的氧元素,生成清洁、可循环利用的水资源,和过去传统模式相比显著减少了二氧化碳等温室气体的排放,实现清洁冶金的目标。
今年4月,淡水河谷-中南大学低碳与氢冶金联合实验室建成。潘建作为实验室副主任,将致力于产学研的深度融合,确保项目的精准性和可操作性,在某些关键项目中,还将邀请校外科研机构共同参与,解决产学研合作中遇到的挑战。潘建期待通过产业和行业的有机结合,解决大规模低成本制氢、氢在冶金行业的应用等问题,推动技术进步和产业发展。他也一直积极探索新质生产力,助力钢铁工业转型升级,从而推动国民经济建设。
以“新”促长:瞄准新需求
构建绿色低碳的能源体系是实现我国双碳目标的重要举措。由于风能、太阳能发电具有不连续和季节性的特点,新能源利用亟需可靠的规模储能技术。面向国家在电化学储能领域的重大需求,化学化工学院王海燕教授从2012年留校工作至今,一直将目光锁定新一代储能电池。
受制于锂资源不足的问题,锂离子电池产业面临被国外“卡脖子”的风险。另外,锂离子电池使用有机电解液,存在起火爆炸的安全隐患。为破除产业发展的障碍,王海燕课题组聚焦储能材料的结构与界面调控研究,致力于钠离子电池和水系锌金属电池的开发。钠离子电池不仅与锂离子电池体系相似,还具有原料丰富、安全性和低温性能好等多重优势,有望解决现阶段锂资源大量依赖进口的问题。同时,为从本质上解决储能电池的安全问题,课题组积极开发基于高比能金属负极的水系电池,作为下一代储能电池。
课题组在基础研究领域不断取得突破的同时,还积极推进研究成果的产业化。硬碳负极是目前制约钠离子电池产业化的最关键一环。从日本进口的硬碳负极售价高达15-20万/吨,无法满足我国低成本钠离子电池的商业化需求。2022年,课题组与上市公司威胜控股实控人合作成立了湖南钠科新材料有限公司,开发生物质基硬碳负极材料,公司的第一代产品性能接近日本同类产品,但价格仅5万元/吨,成本上极具竞争力。
十几年的厚积薄发让王海燕在推动新质生产力发展中担起使命。如今,王海燕正在努力进行钠离子电池的迭代研发。两年前,他已着手开展固态钠离子电池和无负极钠电池的研究,勇探基础研究的“科学无人区”。王海燕认为,“今天中国正率先走在电动化的路上,引领世界的技术方向,能在电动中国的浪潮中做出更多的中南贡献,对我来讲是一种幸运。”
为“新”护航:为“新力量”营造“新环境”
“知识产权不仅是一种私权和财产权,更是激励创新的重要制度保障。”在法学院何炼红教授的引领下,团队在知识产权领域进行了深入研究,为学校的成果转化和科技创新提供了坚实的法制保障。
何炼红提到,知识产权作为创新成果的重要载体,对于促进科技创新和产业发展具有不可替代的作用。学校曾经有位材料学教授面临重要专利的申请难题,常规的专利申请流程漫长且繁琐,对于急需专利授权的老师来说,时间就是最宝贵的资源。何炼红教授得知这一情况后,立即利用自己在知识产权领域的专业知识,通过长沙新材料领域的知识产权保护中心快速审查渠道进行申请,顺利完成了专利申请材料的准备和提交。仅三个月,专利就获得了授权。这一速度远超过了常规流程所需的时间,也助力了长沙知识产权保护中心快速审查政策的出台。目前,团队与学校理工科教师紧密合作,构建了一个完善的产学研对接体系。通过这一体系,学校成功地将1071件原创性科技成果实现转化,合同金额超21.79亿元;依托专利成果在湖南合作成立企业上千家,其中8家企业成功上市。
这些年,何炼红团队也一直在致力于知识产权地方立法研究。从2019年7月开始,何炼红和长沙市知识产权局联合调研组对深圳和武汉两市进行知识产权地方立法调研,就条例中涉及的信用惩戒、技术调查、行政禁令、纠纷快速化解等创新性内容进行了深入交流,并不断借鉴各地的优秀实践成果。经过专项立法调研、听取多方意见和建议、召开立法研讨会以及专家咨询论证会等多个环节,2023年12月,长沙正式出台知识产权保护地方性法规,为营造更好的创新环境和营商环境提供有力的保障。
(一审:邓皓迪 二审:唐潇珺 三审:李殷)