陸盈盈：為科研“加速度”

本刊記者 劉婉茹

陸盈盈：為科研“加速度”

本刊記者 劉婉茹

浙江大學化學工程與生物工程學院研究員陸盈盈

85后陸盈盈看起來和學生年紀相仿，平日里，她總梳著一個馬尾辮，三七分劉海搭在清秀的臉龐上，顯得格外“學生氣”。如果不特別說明，你甚至以為她就是一位文文靜靜的學生。但她的真實身份卻是浙江大學研究員，于2015年入選第十一批國家“千人計劃”青年人才，是當時年齡最小的入選者。

“在康奈爾大學讀博士的時候，白天要上課，晚上就用來做實驗，有時候做到十一二點，甚至到一兩點才回去，周末也基本用來做實驗。在國外這幾年我有不吃午飯的習慣，為了節省時間做實驗，因為很多實驗經常有一個連續性。”這個勤奮的姑娘不僅努力，還天資聰穎。博士期間，她解決了一個持續40多年的學術難題，并得以提前博士畢業。回國后，陸盈盈更是一如既往地專注于科學前沿研究。

挑戰能源材料難題

2010年6月，陸盈盈本科畢業于浙江大學化學工程與生物工程學系。為了繼續深造，她來到了美國康奈爾大學。剛讀博士時，導師Lynden A.Archer教授給她推薦了3個可行的研究方向：高分子物理、流體力學、金屬鋰電池。權衡之下，她最終選擇了金屬鋰電池。

她說：“能源一直以來都是比較關鍵的科學問題，對生活、生產發展都相當關鍵。在2010年的時候，能源材料領域還不像現在這么火，我當時就是覺得很有前景很有必要，感覺它最終是能夠使社會受益的一個研究方向，所以非常感興趣。”就是這樣一個簡單的初衷，陸盈盈從此進入了能源材料研究領域。

一般來說，鋰電池大致可分為兩類：鋰離子電池和鋰金屬電池。鋰離子電池負極材料由石墨構成，鋰以離子的形態儲存在石墨中；而鋰金屬電池則利用單質鋰作為負極材料。由于鋰金屬電池不采用碳材料作為負極支撐材料，因而大大提高了電池的比能量，其負極的質量比能量是鋰離子電池負極的10倍。但由于受到其安全性及循環壽命的限制，目前還極少用于生產。

“我覺得金屬鋰電池很神奇，理論上講，金屬鋰的能量密度是現有鋰離子電池負極能量密度的10倍左右。那么，在同樣體積和同樣質量的情況下，如果用金屬鋰作為負極的話，就能很大幅度地提高現有的電池能量密度。”2010年，金屬鋰的研究還處于起步階段，相關文章也不多。其中，最困擾學術界的難題是金屬鋰作為可充電電池的負電極時的電沉積不穩定性。

“剛開始時，我擔心這個問題對于一個博士生來說有點太難了。探索已經進行了30年的時間，世界上許多知名學者曾經試圖解決該難題，但都未成功。”盡管連導師都有些擔心，但陸盈盈還是下定決心來做相關研究。

對于金屬鋰這樣一個新的研究方向，陸盈盈導師的思考和想法也是在學習階段，最多也只能告訴她解決這個問題可能用到的方法。因此，她遇到的最大困難是“面對一個沒有被前人深入研究過的領域，很多問題需要自己去探索，即使同一個問題也會有不同的答案，需要一個龐大的答案系統去回答這個問題。”盡管偶爾會和導師討論，與學長學姐合作，但在她看來，突破這些困難最重要的一點是要獨立思考。

在反復試驗之后，她發現用氟化鋰作為電解液添加劑能夠改善金屬鋰負極固體電解質界面膜（SEI）的不穩定性，從而促進金屬鋰電沉積的穩定性。而在電解液中添加離子液體納米微粒，可通過3種不同途徑抑制鋰枝晶的生長，從而可以提高鋰金屬電池的穩定性與安全性。

“她的博士論文非常精彩！她的論文在廣度與深度上都比一般的博士論文出眾。基于她在研究領域的貢獻，2014年12月，陸盈盈被授予Austin Hooey最佳博士畢業生獎，這是康奈爾大學化學與生物工程系授予研究生的最高榮譽。”Lynden A. Archer教授對陸盈盈的出色表現十分欣慰。

在她剛進入課題組時，導師明確告訴她，如果她的科研做得非常好，能做到優秀的話，并不介意她提早畢業。陸盈盈也正是朝著這個方向努力，雖然身處美國，她的生活卻相對比較簡單。她將大量的時間都花在了研究上，甚至為了保持科研的連續性，早飯和晚飯經常吃得很飽，為了免去午飯時間。

因為解決了金屬鋰沉積不穩定性難題，陸盈盈以第一作者身份在Nature Materials上發表了一篇不錯的文章，成果受到了學術界很大的肯定。與此同時，她也順利完成了康奈爾大學博士的研究工作和學習，得以提前畢業。

最年輕的“青年千人”

臨近博士畢業時，陸盈盈申請了國家“青年千人”。對她而言，在國外學成以后，希望能夠回到祖國，用自身所學發揮一點光和熱。沒想到，當初抱著嘗試心態的她，經過三層篩選，最終通過了評審。在第十一批國家“千人計劃”的青年才俊中，共有41名“85后”，出生于1988年的陸盈盈成為當時最年輕的入選者。

專注做實驗

而之所以選擇浙江大學，她如此說：“浙大給我的感覺非常熟悉，這邊的老師和領導都很愿意幫助我。特別是從國外回到國內會遇到很多挑戰，如果選擇本科就讀的學校，那么各方面遇到問題會相對容易解決一些。另外，我是杭州人，也非常愿意回到自己的家鄉。”

起初，陸盈盈給自己的定位是“一名高校教師”，能夠繼續從事相關科學研究。浙江大學的邀請，正契合了她的心意。而從學生“蛻變”為教師，她也很快適應了這種角色的變換。她感激地說道：“剛回國時，我所在的實驗室已經建設完成，并且裝修完畢，辦公設備也已添置齊全，讓我能夠很快進入角色以及適應這邊的生活。而且，學校給我們提供了一個很好的實驗平臺，通過網上預約就可以做實驗，儀器都是很先進的，給我們創造了很好的實驗條件。”

有了完善的硬件設施，陸盈盈又拿出了昔日在國外的那股子認真勤奮的勁兒。在實驗室里，總能看見她身穿一件白色大褂，專注地盯著實驗儀器。

“科學研究是一個不斷探索未知領域的過程，本身就充滿挑戰和樂趣，而最大的樂趣莫過于來自實驗的意外收獲。”她告訴記者，剛開始進行離子液體和納米顆粒的接枝時，根據文獻設計的實驗方法一直無法得到理想的產物，為此，她嘗試改變了各種可能的實驗條件，效果卻仍然不是十分理想。“一次開組會時，無意中聽到與我的研究體系相關性并不強的同學介紹實驗，我從中得到了靈感，抱著試一試的態度，嘗試用他的實驗方法去做，實驗結果竟然比我之前的實驗都要理想。”她感慨道，“在做科研的過程中，需要兼容并蓄，多學習、吸收他人的經驗。正所謂，他山之石，可以攻玉。要學會欣賞采納同行的積累去充實自己。”

作為一名與學生年紀相仿的老師，陸盈盈很注重與學生之間的交流。去年，她還特意參加了名叫“新生之友”的座談會，與本科生面對面進行交流。“他們在生活和學習中遇到的一些困惑，我可以通過自身的經歷，告訴他們怎么去做，例如是否出國，選擇什么專業。各方面的問題我都會很細心地為他們解答。”雖然憑著年齡優勢，她可以與學生打成一片，但她坦言也會遇到一些阻礙。“因為年齡差距小，大家可能會對我的工作不是那么認可，很多事情是否真的能夠承擔，是否真的能夠把這個事情做得很好，對我來說是一個挑戰。”對此，她頗為樂觀，“人生中總是要遇到很多挑戰才能不斷進步，因此這個劣勢對我來說是一種很好的磨煉。”

雖然平日嚴格要求自己，陸盈盈卻從不規定學生的工作時間。她認為，對于一個科研團隊，特別是做實驗的團隊，如果刻意地去規定作息時間，效率將會很低。“我會讓學生自己決定時間，自己規劃實驗進度，因為很多時候還是靠自覺。”令她欣慰的是，她的團隊成員都非常努力，“每天很晚回去，周末基本上也都會來。我們每周一晚上開一次組會，匯報一下實驗內容，并且互相討論，平時如果有任何問題可以在任何時候通過郵件或者其他交流方式與我及時溝通，我覺得這是一種比較有效率的管理方式”。

尋找新的思路

鋰電池作為可再生清潔能源，近年來備受人們關注。如今，它已在人們日常生活中不可或缺，廣泛應用于電子、醫學、汽車、航天、軍事等領域。

“我們希望手機充電時間短、續航時間長，因此，功率、能量密度、成本及安全性方面的問題，是目前鋰電池行業的研究重點及需要突破的方面。例如，商業化的鋰離子電池中石墨材料仍然是主要的負極材料之一，但其理論能量密度較低，已很難滿足下一代動力電池的要求。所以，開發新一代高能量密度且安全性能好的鋰電池負極材料將是未來的研究重點之一。”

回到浙大之后，陸盈盈主要致力于鋰硫電池、鋰金屬負極改性等研究。她告訴記者，鋰硫電池具有很高的能量密度，但在充放電過程中會形成可溶于電解液的多硫化物，這會導致正極活性材料的流失，造成不可逆的容量損失。因此，她通過密度泛函數理論計算了一些化合物對多硫化物的吸附情況，并制備了氯化物包覆碳納米纖維作為鋰硫電池的正極載體，一方面通過碳納米纖維彌補了硫和多硫化物導電性不足的缺陷；另一方面通過氯化物的包覆抑制了多硫化物的溶出。此外，她還以氟化鋰和多孔的銅網為材料對金屬鋰負極進行了改性，抑制了鋰枝晶的形成。

指導學生做實驗

“從有好的想法到設計實驗方案，難免有困惑和多次的失敗，但通過不斷的修正和創新最終獲得了較為理想的實驗結果。通過這些實驗，為下一代鋰電池的發展提出了新的思路，并有望應用于實際生產。”

如今，她所思考的是什么樣的電池能夠在近期內可以實現產業化。隨著研究的步步深入，她發現比較可行的電池之一是鋰硫電池。目前，許多公司和研究機構已經在做鋰硫電池的產業化，但同時也遇到了很多問題，包括電池的安全性以及鋰枝晶生長等。

“鋰硫電池是能量密度比較高的一種電池，而且硫是一種儲量非常充足，價格十分便宜的原材料，很適合工業化。對于鋰硫電池，最大的瓶頸就是電解質體系，我們必須要研發出高安全系數的電解質，比如固態電解質或者半固態電解質，來解決鋰硫電池的安全問題以及抑制鋰枝晶的生長。”為此，借助申請的項目，2017年，她將開展高安全系數固體電解質體系及其對鋰枝晶生長的微觀機理研究，希望能夠延長鋰硫電池的壽命，并且解決這類電池的安全問題。

此外，她帶領的課題組還致力于新型電極材料、電解質材料的開發，及其在高能量大功率儲能器件中的應用研究，并取得了一些成果。

“科研人員最重要的品質是堅持不懈追求真理的精神。一個成功的科研工作者，不僅要站在前人的肩膀上吸納和學習現有的知識資源，更要有自己的見解和堅持，敢于言前人之未言，立前人之未立，只求符合事實，符合科學的整體邏輯系統。”這是陸盈盈在科研道路上經過多年磨煉之后發出的肺腑之言。作為一名年輕的科學家，她將繼續馳騁在這片樂土之中，用智慧、勤奮和獨立探索的精神，創造出更多成果。

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