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通大学人(二)
汤艳峰:做能源转换材料的探索者
发布日期:2020-07-27 阅读次数:152 来源单位:党委宣传部(新闻中心挂靠)  责任编辑:陈妍

能源危机是人类面临的最大难题之一,当今世界,石油、天然气、煤等不可再生资源仅为1250亿吨,这些能源一旦全部耗尽,人类的生活将无法想象。因此,研发各种新能源材料及器件,充分利用可再生能源已成为当务之急。

德赢vwinac米兰化学化工学院副院长汤艳峰教授所研究的摩擦电纳米发电机,正是能源转换材料领域的热点问题之一。在摩擦电纳米发电机的课题研究中,他首次发现了同种物质能够在机械应力作用下,因链断裂生成自由基从而产生摩擦电的现象,为能源协同转换研究提供了一种新路径。

 

博学奋进  科研之树枝繁叶茂

在化学化工学院师资队伍文化墙上,印着汤艳峰提出的一句铿锵有力的口号:博学奋进,求实创新。

本科专业学习轻化工程的汤艳峰,一直怀揣一颗博学奋进的科研之心,在他眼中“要想搞科研,就必须要博学,不仅仅是多看几本书,还要阅读大量文献以了解最前沿的知识。而奋进,就是每个人都要有进取精神。”于是在辅导员的鼓励下,他选择了继续深造,考取精细化工专业研究生。这个决定对他接下来的人生起到了至关重要的作用。

研究生期间,汤艳峰遇到了指引他科研道路的恩师——国内精细化工著名专家、南通大学双聘院士杨锦宗教授,继而从事传统染料方面的研究。2006年博士毕业,汤艳峰紧跟老师的步伐,来到南通大学继续开展科研工作,相继从事糖基聚合物高分子材料研究生物成像的荧光分子研究

2016年,怀着开阔眼界、拓展科研方向、提升自身能力的强烈渴望,汤艳峰前往美国威斯康辛麦迪大学进行了为期一年的访学之旅。在这里,他接触了一个全新的研究领域——机械能电能转换功能能源材料的研究。这是一个需要能源、化学、材料、物理各个学科相互交叉进行研究的领域。对此,汤艳峰产生了浓厚的兴趣,从此便一发不可收拾,在能源转换材料领域做出了不懈的努力和探索。

汤艳峰:“我个人喜欢尝试一些新的东西,不想陷入固定思维的怪圈,科研其实没有明显的界线,这些方向研究到最后一定都会是相辅相成的。”

 

坚持不懈  克服难题愈战愈勇

事实上,研究方向的转变远比想象的要复杂多。悟性、知识面的完善程度以及实践操作能力都是不可或缺的。当决心从传统染料研究向能源材料研究拓展的过程中,汤艳峰就不可避免遇到了从传统技术问题向科学问题进行拓展的难题。

在访学交流中,他偶然发现了一些高分子材料在机械应力作用下断裂,断裂生成自由基可以产生瞬间偶极变化,从而产生摩擦电信号输出的现象,即同种物质也能够产生摩擦电。

众所周知,摩擦起电也就是俗称的静电,是人们在生活中常见的现象,常被看作是两种或多种物质在摩擦过程中产生的自然现象。同种物质中怎么会产生摩擦电呢?

这让汤艳峰感到既惊奇又困惑。然而研究的方法和思路超越了现有的专业领域,需要更多有关能源材料知识的积累和储备,也需要拥有更多的发散性思维在两种领域之间进行转换。为了印证这一发现,他查阅了大量的文献资料,寻找可能自身产生摩擦电的材料进行测试,每天埋首于实验室进行反复试验。他用自由基捕捉剂捕捉机械力情况下可以产生自由基的材料,并将捕捉到的材料与不能产生自由基的材料进行对比实验。在经历了上百次的实验后,汤艳峰终于证明了这一重要的新发现,这也扩大了人类几千年来对于摩擦电的原理认知。

深受启发的汤艳峰,回国后便投身到能源材料的研究中,开启了机械力自由基新机制条件下各种摩擦电材料及器件研究,并获得国家自然科学基金项目资助。与此同时,他将机械力致自由基机制应用于摩擦电微电机的设计组装中,克服了以往纳米微电机制备工艺复杂、成本高、且难以大规模制备的缺陷

遭遇到瓶颈,汤艳峰总是习惯性地带着开拓新领域的坚定信念将自己沉静下来。汤艳峰总说,做科研和工作生活是一样的都是一个遇到问题、分析问题、解决问题的过程,关键是要客观理智地分析问题所在,思考还有哪种条件不具备,接下来该如何创造条件克服困难他总是擅长运用抽象思维逻辑辩证思维全面系统地看待问题。

求实创新  团队合作硕果累累

令人叹服的是,在多年研究摩擦电纳米发电机的过程中,汤艳峰并没有放弃原有的研究领域,而是将学院的学科特色和教师专业背景相结合,整合了不同方向的研究团队,形成了一系列多学科交叉的研究成果。

汤艳峰所带领的科研团队,有从事能源材料方面研究的,有从事荧光分子探针生物成像研究的,也有做医药中间体合成模块研究的。“自从团队建设好以来,去年一年我们就发表了十几篇期刊论文,这就是单打独斗和团队作战的区别。”他深知,自己一个人的力量终究有限,团队合作才能够走得更远。

对于汤艳峰而言,常年的科研工作赠予他最好的礼物便是一种思维模式的转变。“科学的精神就是质疑批判的精神,一旦具备这种精神,看问题的深度、高度、广度,甚至细度都跟常人大有不同。”汤艳峰这份独有的“细”是来源于长时间的科研工作培养的科学思维。

在生物成像荧光分子探针研究过程中,成功进行荧光探针的滴定是必须经历的一道坎。在研究生多次实验失败后,汤艳峰亲自进行研究,严格控制和调整不同的温度、比例以及滴定浓度。“每经历一次失败,我们都会一起总结难题记下难点,然后去查阅相关文献,与其他老师进行探讨从而解决问题。”研究生王纯,汤老师面对困难时严谨细致的态度在很大程度上激发了组员们对科学研究的热情。

正是这样一种坚持不懈的精神,短短三年间,汤艳峰所带领的团队承担国家自然科学基金项目3项,发表SCI、EI论文40余篇,共申请专利22件。其中,医药中间体合成模块研发团队先后研发了数千种手性药物中间体,为国内外医药公司的新药研发推波助澜,并为南通周边地区的生物医药行业带来数千万元的经济效益。而另一团队也不甘示弱,先后设计合成了一系列新型糖基超分散剂、糖基紫外线吸收剂和糖基智能水凝胶,系统研究了糖基引入后分子结构与性能之间的关系。这些工作皆为功能精细化学品的绿色化研究提供了一种新思路和途径。

科研就像一棵树,从发芽开始就会一直不停地生长。”从事科研十四年,从轻化工程到精细化工,从传统染料到能源材料,汤艳峰总是不断探索新的研究方向。面向未来,他坚定地说:“我会在多种能源协同转换材料中做出更多的探索,为新能源材料的发展尽自己的一份力量

(陈妍  校报学生记者 周璐 张林林