镁人物:“镁”梦成真!他让这项技术世界领先!

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4月7日,封面新闻推出《山城封面人物》专题,首期报道潘复生院士的科技报国之心和教书育人之志,展现其潜心研究、矢志报国的科学家精神。全文如下。



在国家镁合金材料工程技术研究中心的展览室,众多超大型镁合金板材和型材令人瞩目,也让中国工程院院士、重庆大学材料科学与工程学院教授潘复生倍感自豪:“像这款大型材,起初,许多业内人士都难以置信,镁合金型材竟能做得如此大而薄。”

20多年前,镁作为轻金属,其巨大潜力鲜为人知。如今,我国的镁合金技术和产业正迅猛发展,潘复生教授便是这一领域的领跑者之一。



01


从中学临时代课教师到工程院院士


19岁大学毕业、30岁晋升教授、55岁当选中国工程院院士……在外人看来,潘复生院士已经达到难以企及的高度。而这个高度的背后,凝聚着潘院士超过常人的勤奋与努力。



中国工程院院士潘复生



1962年7月,潘复生出生于浙江兰溪的花塘村。他回忆说:“童年时,上学要走一条曲折的小路,路旁水塘密布。每逢冬季,路面结冰,掉进水塘是常事。”尽管环境艰苦,儿时的潘复生仍坚持每天早上6点半前到校。

这段经历让潘复生直到现在都还有感触:“坚持是成功的关键,无论道路多么崎岖,只有坚持走下去,才能达到目标。”

1978年,16岁的潘复生考入合肥工业大学粉末冶金专业。在此之前,他已在当地一所中学担任临时代课老师,教高中物理和化学。

当时做代课老师,教学参考资料很少,一开始,潘复生站在讲台上很有些担心,怎么教?

“我之前学的物理、化学,侧重于应用知识,基础理论知识掌握较少。”于是,潘复生拜访了不少有经验的老教师,找齐了各个版本的课本,努力吃透每本书的内容。有时遇到不懂的题目,他就走好几里山路,求教刚毕业的大学生。早上出发,弄明白问题后,时间差不多就是晚上。这时,只有挂在山顶树梢上的月亮与他为伴,为他照亮回校的路。

在紧张的教学之余,潘复生还挤出时间准备才恢复的高考。老天不负有心人,潘复生不仅较好地完成了教学任务,还顺利考入大学。

本科毕业后,潘复生又考取重庆大学冶金及材料工程系,在丁培道教授指导下攻读硕士研究生。随着研究的深入,潘复生的研究方向开始向铝合金转移,在西北工业大学攻读博士学位期间,导师也鼓励他开拓新方向。

“铝合金是一种轻量化材料,我也经历了我国铝合金产业发展从大到强的一个过程。”攻读研究生的几年时间里,潘复生努力学习知识,假期和周末也在做研究,取得了一批重要成果,他又先后到英国牛津大学、德国斯图特大学、英国玛丽皇后学院、日本千叶大学等知名院校留学、做学术交流。



潘复生院士参加学术交流活动



在亲眼观察国外院校和机构的创新体系、研究方法和方向后,潘复生觉得,是时候转换一条赛道了。他说:“做创新之前,我们必须了解世界,了解别人是怎么做的。了解以后,才能知道你所要解决的问题和创新的方向。”

上世纪90年代,已是重庆大学材料科学与工程专业教授的潘复生,决定选择另一种轻量化合金——镁合金做主要研究方向。这不仅是一次冒险,也意味着他将投身于一场前所未有的轻量化材料产业改革。

2001年,在潘复生的牵头组建下,重庆市镁合金工程技术研究中心在重庆大学成立;2007年,在国家有关部委的支持下,国家镁合金材料工程技术研究中心挂牌成立,这也是目前国内唯一一个以镁合金命名的国家级研究平台。

“潘院士对科研很投入,有一次,为了做热处理实验,他在实验室待了快十天,后来是因为停电才不得不停下工作。”团队成员宋江凤说,“每当学生们在科研上出现困惑,我都会向他们讲潘老师的故事。潘老师就是我们身边的榜样,我们都从他身上感受到正能量。”

多年来,潘复生院士团队完成了一系列国家级和国际合作项目,在轻量化节能产品、高塑性镁合金、镁电池、镁储氢等领域取得了显著成果。他认为,发展新型节能材料和新一代储能技术对于实现能源转型和避免能源浪费至关重要。



潘复生院士和团队成员们



02


对话潘复生院士


针对我国能源发展现状、成渝地区双城经济圈的新型储能发展以及未来储能人才队伍的建设等问题,封面新闻与潘复生院士展开了对话。


为什么要大力发展新型储能?我国当前的能源状况如何?


潘复生院士:能源安全是国家的生命线,而“双碳”目标是党中央作出的重大战略部署。在这个背景下,保障能源安全面临巨大挑战。因为我国目前的能源结构过度依赖煤炭,导致大量碳排放。中国当前的碳排放量约占全球总量的30%。推动能源转型成为迫切需求,而储能问题则是能源转型的核心之一。

目前,我国的光电和风电装机容量已占发电装机总容量的三分之一左右,但在能源结构中,它们仅占百分之十几的比例。这意味着近一半的光电和风电装机被闲置或浪费。

要进一步提高可再生能源在能源结构中的比例,必须通过储能技术解决光电和风电不稳定性和波动性问题。因此,国家和地方都应将储能产业的发展和储能技术的突破视为经济工作和科技工作的重中之重。



也基于上述原因,您就选择研究新型储能方向?研究过程顺利吗?


潘复生院士:我最初以研究轻合金为主,包括铝合金、镁合金和钛合金。在研究过程中,我发现镁合金更为轻量化,密度比铝合金低三分之一。现在,镁合金产品已广泛应用于全球数千万辆汽车中。无论是铝合金还是镁合金,都是为了实现节能目标。而在能源转型之前,这些轻量化材料在节能减排方面发挥了重要作用。

令我惊喜的是,在研究镁合金的过程中,我们发现镁合金还具有巨大的功能特性,特别是在镁电池材料和镁储氢材料方面展现出良好的性能潜力。

传统的氢气储存方式依赖于高压气罐,存在安全隐患,而镁的固态属性有望实现高压低温向常温常压的转变,从而解决氢能战略实施过程中的瓶颈问题。

目前,该领域的研究正在加速,一旦突破,预计在未来3—5年内可能实现产业化。这一突破将对新能源汽车、信息产业和电动航空等领域产生深远影响,并提升整个国家制造业的竞争力。

从更大的视角来看,储能产业的发展对于实现国家的“双碳”目标、推动能源转型和实施氢能战略具有重要意义。



潘复生数十年如一日地潜心攻克镁材料领域的基础理论与技术创新。



作为西部地区唯一的能源净输入省市,重庆在储能产业发展上有哪些优势和发力方向?


潘复生院士:重庆具有独特的地理位置优势,位于东部和西部地区的结合点。东部地区能源需求大,而西部地区可再生能源丰富。重庆可以发挥调控作用,平衡东西部能源需求。同时,重庆作为重工业基地,具备装备和技术优势。在能源发展应用方面,重庆可以吸引东部和西部地区的人才,组建综合科技团队。

此外,重庆在新型储能材料和技术的研发方面具备技术优势,甚至在某些领域处于世界领先水平。包括镁电池材料、镁储氢材料以及新能源转型的安全控制等方面。重庆还拥有国家级平台和制造业基础,这些都为储能产业发展提供了良好的条件。市场需求方面,重庆对储能技术的需求更为迫切,重庆也需要有相应布局。

从多个方面来看,重庆都具备整合各方力量,推动有组织的科研、产业化和应用的潜力。当然,这需要政府和管理部门协同配合,共同推动储能产业的快速发展。



在成渝地区双城经济圈的背景下,您如何看待川渝两地合作发展新型储能产业,以实现1+1>2的效果?


潘复生院士:四川和重庆在储能产业方面各有优势。四川的抽水储能在全国具有重要地位,且技术队伍强大。与此同时,重庆的制造业装备技术队伍也能为储能装备系统的发展提供有力支持。

从储能材料的角度来看,新型储能材料与传统储能产业的结合至关重要。四川在锂电池生产方面已具备明显优势,这将促进新型电池和新型储氢材料的发展。这种产业互补性对整个行业的研究开发和应用具有推动作用。

同时,成渝一体化作为国家级发展战略,能获得中央政府更多的支持。新型储能产业的发展涉及众多新的标准、法律和规范。显然,成渝一体化有助于在政策法律、标准上实现一体化推动,对产业发展极为有利。



在储能人才梯队的培养及后续人才队伍建设方面,您认为中国有哪些优势及待提升之处?


潘复生院士:中国的科研开发与科技成果推广应用的最大优势在于制度优势,即集中力量办大事。但近年来,这种优势逐渐减弱,导致一些重大技术问题未能得到根本解决。有组织的科研对颠覆性技术开发和先进技术推广至关重要。

首先,科研方向需符合国家重大需求。其次,科技人才队伍的协同合作至关重要,团队成员需发挥各自专长,形成稳定的人才队伍,以推动科研开发、成果应用和新产品推广。

以我所带领的团队为例,我们始终有组织地进行科研和人才培养,从结构性铝合金材料到功能性镁合金材料的研究过程中,既体现了国际前沿的发展方向,更体现了国家需求,解决了成果转化问题,推动了产品推广,并培养了人才,建立了国家级平台。在镁合金领域,我们在国际上已产生了重要影响,获得了重要话语权。

在团队中,我鼓励科技人员保持研究方向的稳定性,这是有组织科研的体现。由于人的精力有限,且每个人的特长不一样,只有团队互补才能取得更好的成果,走得更远。





记者手记

谦逊、文质彬彬,是潘复生院士给我们的印象。采访时,他热情地带领我们参观了位于重庆大学A区的国家镁合金材料工程技术研究中心,为我们详细阐述了镁合金型材的独特之处。对于外行我们的每一个问题,他都耐心细致地回答。而在其中,他其实并不想过多谈论个人的辉煌成就,更愿意于分享他深感兴趣的学术话题。

访问潘院士,我们又一次深切地感受到,每一项科学成就的取得,不仅需要完备的知识,更离不开坚定的信念支撑。而把信念融入到国家科技发展的崇高事业中,就一定能攀登上一个又一个科学高峰。

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本文作者2024-4-10 13:57
镁途
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