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歷時8年、實驗失敗百次,她取得全球第一個突破

2024-08-19科學

導讀

在科研的世界裏,團隊的力量究竟有多重要?孟穎教授的故事告訴我們,只有在一個包容且鼓勵創新的環境中,才會迸發出真正的創意火花。她如何帶領團隊研發出全球第一個無負極鈉固態電池?讓我們一起深入了解這個激勵人心的團隊故事和科研背後的不為人知的堅持。

孟穎的團隊

在孟穎的團隊中,你會發現各種各樣的人,他們來自不同的文化,國籍和專業背景,這也是孟穎一直以來非常重視的一點,她希望團隊成員能夠在這裏找到一種融入感,同時也能夠從這些不同的人群當中學到一些新鮮的想法。

很多人都認為科研工作就是嚴謹的邏輯推理和大量的實驗,但是孟穎並不這麽認為,她認為解決科研難題的時候,有時候需要一些瘋狂的點子,也就是那些不符合常識,但是只要行之有效的辦法。

孟穎鼓勵團隊成員大膽嘗試新事物,不要因為害怕失敗而放棄去嘗試新的方法,在她看來,科研工作如同馬拉松,需要長期的投入和堅持。

當然如果一個人一直孤軍奮戰的話,即使再有耐心和毅力,也很難堅持下去,所幸在孟穎的團隊中,大家都是並肩作戰的戰友,無論是遇到什麽樣的困難和挑戰,大家都能夠共同面對。

正是因為有這種氛圍存在,孟穎才能在這裏把更多的精力放在指導學生和博士後的工作上,她已經指導超過40名博士生和30名博士後了。

和這位「寬泛收割博士」的老板相處過的人都知道,孟穎最大的特點就是激勵學生挖掘他們自己的潛力,在她看來優秀的學生往往並不缺少一些特別之處,只是因為缺乏發現這些閃光點的人來引導他們走上正確的道路。

孟穎對學生和博士後說過很多激勵人心的話,比如「不要害怕走出自己的舒適區」,「要有足夠的勇氣嘗試失敗」,「解決問題的方法可能就在你認為完全行不通的方案當中」等等。

雖然這些話聽起來非常像陳詞濫調,但是當它們出現在具體的科研工作當中的時候,就會煥發出勃勃生機。

孟穎

孟穎是芝加哥大學研究能源材料方面的教授,也是該校材料工程學院院長,在她之前發表的很多論文當中,我們能夠明顯感受到她對團隊建設和人才培養方面理念的貫徹。

從本質上講,這也算是孟穎自己性格和經歷決定她非常重視這些東西,在她讀研究生博士期間就曾多次遭遇困境,如果不是身邊老師和同學的幫助,她很難堅持走完整個學術道路。

或許正是因為這種親身體會,讓孟穎更加明白一個人的力量終歸是有限的,在正確的環境當中,這個人能夠爆發出更強大的潛能,在錯誤的軌域上,就算付出再多努力也很難取得一絲成果。

所以當她擔任教授之後,最先做好的事情就是營造一種和諧共處的工作氛圍,在這種氛圍當中,每個成員都能夠得到應有的尊重和關註。

研發無負極鈉固態電池

正是有了這種共同努力,孟穎團隊歷時8年成功研發出全球第一個無負極鈉固態電池。說它是全球第一個無負極鈉固態電池可能有些誇張,但如果你了解鈉電池行業現狀和技術難題的話就會明白,在這個產品推出之前鈉電池一直被一個巨大的技術問題所困擾。

鈉電池本身相比鋰電池有著更多的優勢,比如鈉資源相對豐富,所以價格要低廉得多,在體積和容量方面也表現出色。

但是因為鈉離子在電極當中體積較大,並且活性不高,在充放電過程當中會產生很多不穩定相和氧化物,導致電極層產生膨脹,並最終出現嚴重的容量衰減。

這就好比拿著一個看似完美無缺的方案去找投資人,卻被一個微小的細節所卡住,在外行人看來鈉電池行之有效就像那個方案一樣具有很高的成功機率。

但正是因為業內人士都知道這個原理層面上存在著無法逾越的鴻溝,所以即便你還有再多優點和閃光之處也很難引起投資人足夠的興趣。

相關成果已於2024年7月4日發表在【Nature Energy】上。你可能會說8年時間換來了一篇頂級期刊論文真是太值了。但其實從這篇論文背後孕育出來的東西遠不止我們看到的這些。

孟穎個人經歷

從孟穎個人經歷可以看出,她是一個非常自主學習和探索精神的人,在讀研期間她就曾自掏腰包買了很多書進行自學,在沒有老師指導方向的博士階段她也能夠依靠自己摸索出一套行之有效的工作方法。

因此在日常工作當中,孟穎也很欣賞那些敢想敢幹並且能夠獨立完成任務的人才。她總是鼓勵大家不要局限於眼前正在做的事情,在那之外還有很多有意思並且值得深入探究的課題。

在向學生傳授經驗和技巧方面,孟穎也有自己獨到之處。她深知如果只是簡單地把一些書本知識傳授給學生遠遠不能滿足實際工作需求。

因為真實科研工作往往要面對未知領域和復雜情況,在這個過程當中單純依靠書本知識顯然行不通。而且如果按部就班地進行思維訓練甚至會削弱學生自主探索能力。

所以孟穎更喜歡給學生一些啟發式建議,並引導他們按照自己想法去嘗試。比如在制定實驗方案時可以參考前人經驗,在實際操作時則要保持足夠靈活性,如果有更好的想法或者發現可以及時調整計劃。

不管是怎樣具體形式存在的建議和引導,在實際操作時都能體現出孟穎對學生全面發展和自主發現價值的信念。

影響

或許正是因為培養學生需要付出更多精力,所以從孟穎已經發表過的論文來看基本找不到她親自操刀完成實驗和研究方向。但是她確實在那裏第一作者和通訊作者之列。這又是怎麽做到的呢?

實際上孟穎早已經意識到一個人的精力終究是有限的,在這種情況下該如何有效管理已經成為她進一步提高工作效率必須要解決問題。

而這種模式顯然還有一個非常重要的意義就是延續和傳遞自己積累下來的經驗和方法。如果哪天孟穎真的無法再從事學術工作了,那麽她至少還可以透過培養學生成就後輩。

在他們身上延續自己優秀品質和價值觀,並且讓這種影響進一步放大。從某種意義上說無負極鈉固態電池雖然是Jihyun Jang等人一起完成研發並行表在【Nature Energy】上。

但其背後孕育出來的技術和管理理念卻是來源於孟穎多年來對團隊建設和科研工作方面摸索積累下來。

無負極電池

說回這項成果本身。它具備重量輕、體積小、成本低等諸多優點,徹底解決了傳統鈉電池一些技術上困擾行業發展行程的問題。

從技術層面上看雖然它不需要負極材料但仍然能夠實作正負極之間電荷傳遞。而且因為采用了固態電池技術所以整體結構更加穩定可靠,在使用壽命方面也得到了明顯提升。

你可能會覺得按道理說如此優秀且具有劃時代意義的產品應該是經過一次次精心設計和實驗才誕生的。但事實上如果沒有團隊成員100多次實驗失敗去鋪墊後面成功所需要的條件根本不會成型。

在實際研究過程中遇到各種各樣挫折時甚至有人提出徹底放棄重新選擇其他方向。而最終堅持下來確立4個關鍵設計原則更像是孟穎親自給大家註入了強心針之後激發出來團隊活力。

結語

孟穎教授的經歷和理念讓我們看到了科研不僅僅是數據和實驗,更是人心和合作的結晶。她用自己的行動詮釋了團隊的力量和對人才的重視,這值得我們每一個人學習。你認為在科研中,團隊合作和個人能力哪個更重要?歡迎在評論區分享你的看法,別忘了點贊支持哦!