康飞宇:在纳米碳世界里探索未来、引领我国碳材料科学的科学家
康飞宇,男,1962年9月出生于内蒙古卓资县,1981年考入清华大学机械工程系,1988年获清华大学机械工程硕士学位后留校工作,1997年获香港科技大学机械工程博士学位。现任清华大学教授、博士生导师,清华大学深圳国际研究生院副院长,国家纳米研究重大计划(973)首席科学家,炭功能材料国家地方联合工程实验室主任。
从冷门到热门:三十年深耕天然石墨
1988年,康飞宇留校工作后做出了一个重要决定——从本硕专攻的金属材料转向非金属材料研究,开始研究天然石墨深加工技术。当时这个领域在国内还是"大冷门",但他听从导师的建议,在图书馆趴了四天书后毅然投身其中。1992年,他的团队就开发了多种天然石墨基材料并应用于多个领域;1997年,已开始将天然石墨作为锂离子电池负极材料进行研究。
经过三十余年努力,康飞宇团队率先提出以甲酸、ZnCl₂和FeCl₃水溶液作为电解质和插层物质的电化学合成方法,研制出无硫、无毒和无腐蚀性的石墨层间化合物,获得了膨胀石墨和柔性石墨的可控制备方法,极大推动了我国石墨深加工技术的产业化进程。天然石墨负极材料现已广泛应用于国内锂电池产业链,年产量超过200万吨。
"学一行、爱一行。当时没有那么多选择,是老师引领我走入了碳材料的世界,我就决定用一辈子去做这件事。"
发明水系锌离子电池:高安全储能的中国方案
2012年,康飞宇团队率先发现并揭示了中性电解质水溶液中Zn²⁺在MnO₂隧道内的可逆嵌入/脱出机制,发明了水系锌离子电池。这种电池具有高安全性、低成本和环境友好等突出优点,特别适用于大规模储能应用,为清洁能源转型提供了关键支撑。
团队针对锌金属负极易腐蚀和枝晶生长的问题,提出了高稳定锌负极的界面反应调控方法,通过构筑复合界面调控锌离子界面反应和沉积动力学,获得了具有大倍率充放电性能和稳定性的锌离子电池。相关成果已转化于全球首家专门从事水系锌离子电池研发生产的深圳市寒暑科技有限公司,完成了千瓦时级储能系统样机验证。
从实验室到产业:培养学生的创新与创业意识
康飞宇团队授权发明专利近200件,其中40多件实现技术转移和应用,转化应用率约30%。他鼓励有创新创业意愿的学生走出实验室,将论文写在产业服务上。他的毕业生中有二三十人选择自主创业成立公司,其中已有公司上市,成为行业佼佼者。碳材料高新技术企业翔丰华便是学生毕业后创立的公司,2020年成功上市,目前是国内锂电池负极材料的主力供应商。
关键信息
- 出生:1962年9月,内蒙古卓资县
- 身份:清华大学教授、博士生导师,清华大学深圳国际研究生院副院长,国家纳米研究重大计划(973)首席科学家
- 成就:解决天然石墨应用于锂离子电池的微观结构调控难题;发明水系锌离子电池;推动石墨烯导电剂产业化;建立介电耦合陶瓷固态电解质构建策略
- 荣誉:国家技术发明奖二等奖、教育部自然科学一等奖、广东省自然科学一等奖、第十八届中国炭素杰出成就奖、连续入选科睿唯安高被引科学家
结语
从内蒙古高原到清华园,从冷门石墨到热门石墨烯,康飞宇用三十多年的时间诠释了什么是"把知识变成改变世界的力量"。他常说,科研人员要深入企业发现问题,再用高校资源寻找解决路径。在他的引导下,一批批青年学者将科研成果转化为产业动力,为中国能源转型与"双碳"目标的实现贡献着智慧与力量。