以石墨烯為代表的二維材料“顛覆”了世界對于物理和電子的認知，展現(xiàn)出眾多優(yōu)異的理化性質(zhì)和廣闊的應用前景，被譽為21世紀的超級材料。2014年，二維材料領(lǐng)域發(fā)生了一件大事——黑磷問世了，其在光學、電學方面優(yōu)越的功能性和在催化、能源、醫(yī)藥等領(lǐng)域的廣闊應用前景，使得這一新的二維材料備受研究者和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。
2014年，對于中國科學院深圳先進技術(shù)研究院材料所（籌）副所長、黨總支副書記喻學鋒研究員來說，同樣也發(fā)生了一件“大事”——37歲的他，放棄了高校的教職和相對安穩(wěn)的生活，毅然南下深圳從事黑磷的研究。
△ 深圳先進院材料所（籌）副所長、黨總支副書記喻學鋒研究員
五年來的辛勤耕耘，喻學鋒從一個人和幾臺借來的實驗儀器，已經(jīng)發(fā)展為擁有70多名成員和幾千萬元科研設(shè)備的研究中心，實現(xiàn)了一系列黑磷制備和應用技術(shù)的突破，發(fā)表了50多篇高水平論文、申請了60多項黑磷發(fā)明專利，成為國際上該領(lǐng)域?qū)＠季肿疃嗟恼n題組，寫下了從科學研究到“產(chǎn)業(yè)報國”的精彩篇章。
磷資源在工業(yè)中扮演著重要的角色。然而，各種磷化工產(chǎn)品的附加值長期保持在較低水平?！澳壳罢麄€磷工業(yè)以有機磷為主，無機磷并沒有得到很好的發(fā)展。”喻學鋒說，黑磷作為最穩(wěn)定的單質(zhì)磷和最薄的直接帶隙半導體，一方面它有很多光學、電學、生物化學方面的性質(zhì)，在光電器件、電池、催化和醫(yī)藥等領(lǐng)域具有很好的應用價值；另一方面，黑磷的出現(xiàn)也可以啟發(fā)人們開展無機磷功能材料的開發(fā)，使得磷未來也能跟碳一樣成為一個工業(yè)體系的核心材料。
△ 黑磷：最穩(wěn)定的單質(zhì)磷（資料圖）
然而，白磷易燃易爆有劇毒，限制了磷工業(yè)的地理位置，很多的下游產(chǎn)業(yè)都得在礦山附近。如何加強磷的穩(wěn)定性，成為需要解決的關(guān)鍵問題。2015年，喻學鋒與香港城市大學朱劍豪教授等合作，制備出黑磷烯和黑磷量子點；隨后幾年，團隊發(fā)展了系列界面調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了黑磷的穩(wěn)定性強化和功能拓展，為黑磷的規(guī)?；苽浜蛻玫於嘶A(chǔ)。
“今年具體進展就是利用黑磷的化學活性，發(fā)展了鉑磷和鈀磷等新型催化劑，鉑是燃料電池和很多工業(yè)催化的核心材料，黑磷可以快速有效的調(diào)節(jié)鉑的電子結(jié)構(gòu)，從而極大提升鉑的催化活性，而成本又只增加一點?！庇鲗W鋒告訴記者，這是一個很好的工業(yè)級產(chǎn)品，團隊正在依托合作企業(yè)進行相關(guān)的工業(yè)測試，有望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)推廣。此外，團隊在黑磷的生物活性和醫(yī)學應用方面也取得了很好的進展。
我國磷礦儲量位居世界第二位，由于此前磷基功能材料的核心技術(shù)大部分被外國掌握，曾一度以低附加值出口磷礦，再進口高附加值的磷基功能材料。白磷價格約一萬元每噸，紅磷為三萬元每噸，而黑磷則遠高于前兩者。在此背景下，黑磷有望作為整個磷工業(yè)重要的新支點。
“不僅磷工業(yè)面臨這樣的問題，我國的材料工業(yè)普遍存在這個問題，當前大部分高端功能材料仍然需要依賴進口?！庇鲗W鋒認為，磷是重要的戰(zhàn)略稀缺資源，特別是目前國際科技競爭和限制日趨激烈的形式下，從國家需求層面上來說，更要加強在這種材料底層技術(shù)的創(chuàng)新。
△ 喻學鋒團隊所獲榮譽
而想要解決“卡脖子”問題，在喻學鋒看來，不能說現(xiàn)在卡什么就只做什么，科研工作者們也應當布局未來，發(fā)展一些新的顛覆性技術(shù)。
實際上，2014年喻學鋒剛開始研究黑磷時，整個領(lǐng)域才有幾篇論文，現(xiàn)在一年能有一千多篇論文，我國在這一領(lǐng)域基本和世界其他國家同時起步。由于很早意識到這將是一種很好的技術(shù)，團隊有了先發(fā)優(yōu)勢，進展很快，目前技術(shù)上已經(jīng)走通了從紅磷到黑磷規(guī)?；苽涞募夹g(shù)路線，可以大大降低成本，有望在兩三年內(nèi)實現(xiàn)生產(chǎn)。
“盡管黑磷是一個越來越熱的材料，但還處于產(chǎn)業(yè)的非常早期階段。我們還是得保持一個平和的心態(tài)，扎扎實實地圍繞著一個方向持續(xù)地做下去?！庇鲗W鋒說，團隊想做的就是盡快把黑磷制備和應用技術(shù)發(fā)展起來，一方面真正能夠工業(yè)化制備，另一方面能夠切切實實地開發(fā)出工業(yè)級產(chǎn)品，在國際競爭中取得領(lǐng)先地位。
從基礎(chǔ)研究到應用研究，再到實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，對于一名昔日的純科研工作者來說，同樣是巨大的挑戰(zhàn)，不僅要有新的研究路徑，更要重新定義科研者所要具備的能力。
對于喻學鋒的團隊來說，發(fā)論文是與科技同行的交流，而不是科研團隊的唯一工作。“國家給了我們經(jīng)費支持，我們希望做出來的東西能夠回饋工業(yè)回饋國家，變成產(chǎn)業(yè)界認可的技術(shù)跟產(chǎn)品，”喻學鋒常常這樣激勵團隊成員們，“材料科學本來就是應用科學，我們應該把目標從論文變成一項一項有用的技術(shù)?！?/p>
△ 喻學鋒團隊合照
而深圳先進院良好的“研學產(chǎn)資”生態(tài)系統(tǒng)，與國際接軌的首席科學家負責制、科技成果轉(zhuǎn)化的激勵機制等科研體制，也給予了他有所作為的廣闊空間。2016年6月，在深圳先進院為黑磷成果召開的專場對接會上，團隊接觸到了相關(guān)企業(yè)。2016年8月，深圳先進院與湖北興發(fā)集團合作，共同投資組建了中科墨磷科技有限公司。喻學鋒團隊的黑磷制備技術(shù)就這樣在兩年的時間內(nèi)以2500萬元實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)讓。
如今，繁忙依然是喻學鋒工作和生活的主題，對他來說，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化不是一件容易的事情，不僅需要專業(yè)知識，還需要同上下游企業(yè)、投資機構(gòu)、政府部門等各行各業(yè)的人打交道，不斷學習新的知識，然而他卻更加充滿希望和干勁。
“比較樂觀的是目前企業(yè)的觀念也在轉(zhuǎn)變，更加鼓勵技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)學研合作，我們科研人員也要一起轉(zhuǎn)變觀念，更多地與企業(yè)互動，成為國家科技創(chuàng)新的驅(qū)動力，在科學上占領(lǐng)制高點，同時也面向產(chǎn)業(yè)、服務產(chǎn)業(yè)，支持國家經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展?！庇鲗W鋒說。
作為一名科研工作和和黨總支副書記，要牢記使命，不忘初心，堅持探索，為科技強國而努力奮斗。
來源：先進電池與材料聯(lián)盟
