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目标导向,牵引基础研究


原文标题:目标导向,牵引基础研究

原文链接:http://paper.people.com.cn/rmrb/html/2023-04/10/nw.D110000renmrb_20230410_2-13.htm

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加强基础研究,是实现高水平科技自立自强的迫切要求,是建设世界科技强国的必由之路。近年来,我国坚持目标导向和自由探索并举布局基础研究,取得了一批重大原创成果。

当前,不论是攻克“卡脖子”难题,还是开辟发展新领域新赛道、不断塑造发展新动能新优势,都更加需要将目标导向和应用牵引摆在更重要的位置,从经济社会发展和国家安全面临的实际问题中凝练科学问题。

目标导向如何牵引基础研究,与产业应用有什么关系,如何让目标导向基础研究越做越好?记者走进北京、大连、合肥等地的科研团队,在创新故事中探寻答案。

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开发新型材料,欧洲杯足球网_欧洲杯网投-投注|官网:王博团队——

瞄准产业痛点

推进基础研究

去年10月,国际期刊《科学》刊发报道:欧洲杯足球网_欧洲杯网投-投注|官网:王博教授团队开发的一种新型功能多孔材料,能够大幅提高燃料电池功率密度,有望破解氢能规模利用的关键难题。

氢燃料电池功率上不去,源头在燃料电池催化层气固液三相界面中质子导通受阻以及气、水输运不畅。攻克这一应用堵点,提高催化层的传质效率是突破口——这相当于为化学反应建设一条通畅的道路。

受制于材料,电化学反应的“路”要么太窄,要么太堵,路况也不好。“卡在催化层,就像路修到了镇上,却因为村里还是山路、土路,车子开不进去。”王博说,团队的工作就是要在“村”里修高速路。

功能多孔材料,特点是内部有“孔”,就像纳米尺度的蜂巢一样,比表面积大。全部展开,1克材料可以覆盖一个标准足球场。突破传统材料束缚,王博团队首次构筑燃料电池多孔离聚物。经实验测试,应用于催化层,显著降低氧气传质阻力,使商业铂碳催化剂的质量活性和燃料电池的峰值功率密度均提高1.6倍。

产业痛点明确,其他科学家也在研究功能多孔材料,为什么王博团队能实现突破?

“这源于团队对材料的深刻理解。”王博聊起攻关历程。近20年积累,在孔道结构设计、客体分子与孔内界面相互作用调控、孔内物质传输机制等方面,团队攻克了一系列关键问题。

基础研究扎得牢,应用需求摸得清,团队才能够针对关键问题设计并研制出想要的材料。像氢燃料电池一样,发现产业应用中的痛点,从基础上找源头、找答案,王博团队解决了不少问题。比如,团队开发的功能多孔材料已经应用到海水淡化、生物杀菌、氢气纯化等领域。

近年来,王博团队瞄准产业“卡脖子”难题,开拓功能多孔材料应用。破解产业问题,反过来也牵引基础研究发展。“发现新用途后阐释背后机理,或者为了特定用途开发新材料,都推动基础研究向前。”在王博看来,“解决产业难题和推进基础研究,两者相互促进。”

“科研不是孤芳自赏,要解决真问题。”王博认为,目标明确的基础研究,是在强约束下做科学探索,“必须用新办法突破鱼与熊掌不可兼得的困境,而关键创新往往正是来自这样需求具体、边界清晰的问题。”

探索基础前沿,兴趣驱动力不可少;瞄准特定目标,个人又要为团队服务。经过多年实践,王博团队走出了一条“特种兵”与“尖刀连”相结合的基础研究组织模式。

“‘特种兵’长期‘埋伏’在特定领域,锤炼自己的专长,团队不干涉个人兴趣。发现了重大需求,大家组织在一起就是‘尖刀连’,战略上方向统一,战术上各展所长,形成一个‘形散神不散’的突击队。”王博解释。

团队中,王璐专注于电催化研究,她既是该方向的“特种兵”,又是氢燃料电池科学攻关“尖刀连”的一员。如今,她正着力钻研催化剂如何高效促进氧气变成水——这是氢燃料电池规模应用中另一个关键科学问题。

服务国家重大需求和经济社会发展,基础研究需要“从0到1”的工作,也需要聚焦“四个面向”战略要求。王博认为,两者并不矛盾。今天,面对重大科学问题,多学科交叉融合攻关是大势所趋。王博团队正与北京大学、清华大学、中科大等合作,协同在一些关键问题上攻关,为产业发展筑牢基础。


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