本刊记者  刘 佳
　　
　　2010年，在英国飞往郑州的国际航班上坐着一位衣着齐整、神采奕奕的学者。他，就是邵国胜。这一趟航程对他来说意味着身份的转变——从享有国际待遇的海外专家变成了郑州大学特聘教授。
　　随着周遭空气压力的突然改变，耳朵传来轻微的刺痛，邵国胜乘坐的飞机安全降落在偌大的航班广场。没有人知道他这次回来要做什么，邵国胜绝无可能空手而归，心中自然少不了谋划。带着最先进的材料科学技术回国，落地河南，加盟郑州大学，他创立起中英纳米多功能材料研究中心，与英国科技单位展开强强联合，为可持续新能源及环境保护技术的研发身先士卒。他说：“我们这群人之所以回来是家国情怀、故乡情结等叠加到一起的原因。回来肯定是想要把事情做好，像黄大年那些人一样做出代表性成果，而其关键就是立足国情促进国家原创技术的工业化进程。”
　　一转眼回国7年，邵国胜如今更是忙得无法抽身。除了奔波在早期建立的中英纳米多功能材料研究中心，如今被认定为河南省低碳环境材料国际联合实验室及国家级低碳环保材料国际联合研究中心，身为郑州新世纪材料基因组工程研究院的创办人，他还需要兼顾实验室“全流程绿色量产优质石墨烯”“纳米能源环保材料”“光电薄膜材料和制造装备”等技术的开拓、孵化和产业化推广。同时，他十分关心郑州大学材料学科的发展，主动发起了由郑州大学主导、Wiley为合作单位的国际期刊Energy and Environmental Materials，并作为专家委员会主任，参与到学校综合材料表征的平台建设中。
　　在1小时的短暂交谈中，邵国胜和记者聊了很多，有早年间求学历经的点滴，也有打破技术壁垒所获得的成绩，还有对行业发展、学术思想革新的呼吁总之，离不开他接地气的研究，离不开科学技术这一“心头宝”，同时在他平和的阐述中还透出他对所秉承原则理念的执着：不做空头学术，架起理论研究与产业实践的桥梁；争创产业效益，加快国家基础技术与工业发展的步伐。
　　

创发新技术，激发新活力

　　石墨烯被称为“黑金”，是新材料之王。其官方定义为一种从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，其源于石墨但性能远优于石墨，且宏量生产技术难度极高，然而也是目前为止发现的最薄、强度最大、导电导热性能最好的新型纳米材料。
　　根据传统的制备技术，石墨烯实现量产的道路存在诸多阻隔，最明显的莫过于“三高一低”——高污染、高成本、高缺陷率和低产能。邵国胜介绍，目前国际上主流的石墨烯制造技术普遍具有高度污染性，氧化还原技术的使用给环境造成深层压力，且获得的产品结构不尽如人意，缺陷率仍处于飙高状态。“英国电弧法技术虽然能够制备结构接近石墨烯的纳米角，但单台设备年产量仅有200公斤。”在邵国胜看来，这种高能耗、低产能是导致石墨烯高成本的主要原因之一，也能充分解释为什么现在国际上1克石墨烯的价格高达500～1000元。
　　面对紧迫的资源环境现状，邵国胜先是提出了剪裁材料学概念缩窄实验材料范围，在应用导向的基础上通过理论模拟结果来指导实验，结合先进表征、先进制备加快材料领域研发过程。“传统试错法，先做实验再用理论加以解释，从设想到成品再到完善差不多需要30年。我们倡导的‘剪裁材料学’在效率上有一个全新的突破，可将理论至材料成型的时间缩短到2～3年。”随后，基于剪裁材料设计的全流程绿色制备石墨烯方法顺利诞生。该方法的制备成本不足电弧法的0.5%，能耗不超出其1%，且材料品质与产能均得到大跨度的提升，没有氧化还原法的高污染问题，契合了低能耗、环境友好、可持续发展的时代要求。
　　低成本、资源丰富、绿色加工、取代稀缺材料资源，这4点是邵国胜开发新材料奉行的理念，也是郑州新世纪材料基因组工程研究院创办之初的核心发展思路。
　　创立于2016年的郑州新世纪材料基因组工程研究院坐落于荥阳中原智谷研发中心，是郑州市当年科研平台的重要项目之一，也是我国第二家受政府注资、民间运营的材料基因组工程机构。作为2017年郑州市重大科技专项，“全流程绿色量产石墨烯材料及应用”项目便是依托于研究院获得审批。以新材料技术孵化与推广为己任，建立不到两年的研究院目前已初具规模。研究院始终将招才引智放在发展要位，形成了涵盖英国皇家工程院院士。Mike Thwaites教授的加入契合了邵国胜教授倡导的“着眼国际前沿，立足中国制造，外引内联，产学研一体化”基本方针，带来了一项先进薄膜制备的原创技术，为发展出一条中国本土化的从材料设计到材料制备的全流程功能薄膜技术新体系创造了条件。
　　目前，手机、电脑、电视等产品的频繁使用增大了对于功能薄膜的需求。以智能手机所需要的透明导电膜为例，它是由锡金属掺杂氧化铟（ITO）制作而成，经过系列加工最终形成匹配手机屏幕的必备制品。但铟作为极其稀有原材料，正面临着世界范围内的普遍枯竭问题，长期的大规模开发不仅带来制造成本的提升，还会导致自然资源的灭顶性危机。
　　为此，邵国胜团队依托无铟透明导电氧化物技术，与英国Plasma Quest公司合作研发了新型远源、宽幅、高密度等离子体溅射技术装备，以取代目前广泛应用的磁控溅射技术体系，成功实现镀膜工艺设计、生产装备的兼容性设计，克服磁控溅射靶材利用率低、化学成分不均匀、镀膜速度低等主要技术缺陷，为填补国内外该方面的技术空白做出了极为重要的贡献。据介绍，这是一条全新的材料产业链，主要运用材料基因组工程方法，以无铟透明导电氧化物取代现有的ITO材料，使光电器件摆脱了对稀缺元素铟的依赖。
　　截至目前，英国剑桥、牛津等大学与部分科研机构在研发薄膜太阳能电池、薄膜光电器件等方面已经将该镀膜设备作为核心技术，国内的技术推广也正处于各个方向的接洽阶段。“我计划把这项技术在国内推开，但技术推广还是有一定的壁垒的，也需要一个过程。目前我们主动与政府部门和企业接触沟通，下一步将形成高校、政府、企业各方联动，协同创新的良好局面。我相信作为新一代的镀膜技术，远源高密度等离子体溅射系统将会完全取代传统磁控溅射技术，为我国薄膜材料以及应用器件的发展注入强大的力量。”言语间不难看出，邵国胜对新技术的过硬实力有着绝对的信心。
　　

斗霜40载，不畏前路寒

　　自信往往源于对自身实力的信服。邵国胜的多年研究沉淀可以追溯到1977年那场划时代的高考。
　　生于河南郏县这个知识青年上山下乡的发源地之一，邵国胜坦言自身的文化基础极差，但他却仍成为全县仅有的两名考取大学的学生之一。4年铸造专业的学习，他把材料、冶金相关的工业基础知识摸得门儿清，更有幸留校任教并自学完成硕士阶段的大部分课程。1986年，当学校引进第一台透射电镜时，邵国胜通过自学围绕它迅速展开研究、应用等工作，仅仅两年后即在1988年于武汉召开的全国电镜研讨会上作口头报告，阐述微束电子衍射技术在微纳米材料分析中的应用，为其后学术研究奠定了扎实基础。
　　“电子显微分析是我从传统冶金工程领域走向材料基础领域的第一步” 。通过中英友好奖学金公派留学渠道，邵国胜于1991年赴英国进行深造，从那时起他的研究内容开始朝向四面八方延展开来，融合了基础化学、基础物理、工程技术和材料理论等诸多门类。他表示，业余时间最大的兴趣便是阅读，广泛地阅读不知不觉成为他发展科研事业的基础，哪里不懂就下工夫琢磨哪里，一辈子都在自学，成了习惯也成了助力。他的学习并非迎头乱撞，明确的求知欲、目的性让一系列研究发展从中获益。他说：“我现在基本上是用基础化学、基础物理来指导材料研究。不论理论基础还是技术实践，最好的结果是理论结合技术应用去发展，使它真正对社会生产提供帮助，把科研落到实处，这才是关键。”
　　事实上，在英国的各大院校之间辗转，邵国胜除了积累了一定的教育教学经验，科研成果也是遍地开花。在先进材料的制备过程中，每一道工序的监控、量化和表征都至关重要，尤其针对先前尚无任何数据支撑的全新领域。“之前，材料表面分析研究都相对单纯，而通过发展高能X-射线源，把表面分析技术应用到材料的合金化过程，我们是原创。”与英国国家重点实验室、牛津大学合作，他们成功发展了一套利用高能光电子能谱技术来探索合金化过程所包含的内在物理化学原因的方法，引起国际范围内的持久关注。
　　同时鉴于导师在国际相图计算领域的先行者地位，邵国胜也在理论系统分析层面积极开拓，在材料热力学与动力学交互作用方面进行了很有意义的探索，成为少有的横跨基础理论与先进表征领域的优秀学者。他说科学最重要的价值在于分享，一贯秉承这个原则的邵国胜自然乐于共享技术经验，帮助他人开展研究工作。他这个编外“老师”从而被十余部博士论文致谢，铸就了跨学科友谊与合作研究，成就了他从冶金学者到半导体学者进而到材料理论家的蝶化进程。他建立了首个关于非晶相形成的热力学理论模型，并首次预见并成功制备出无定形金属硅化物半导体，使其有望成为新型低成本高性能太阳能电池的核心材料；他率先设计并成功实现了宽能带氧化物半导体的大幅度能带改造，使之适用于新型低成本高性能太阳能电池及可见光区自清洁材料；他创立了过渡金属合金中欧米伽相变的系统预报方法，确立了长程周期性超结构的电子衍射理论；他开创了硅基发光器新领域，研究成果发表于知名期刊Nature进而引发国际硅基发光研究热潮。
　　毫无疑问，邵国胜用自身经历证明了即便万事开头难，但只要有肯攀登的决心，成功并不是遥不可及。
　　

一体化发展，担起时代重任

　　对任何行业而言，第一与第二的差别不仅仅在于名誉，其本质不同更多的是表现在对开拓与传承的阐释上。人们总是钟爱用“首创”“第一次”“先驱”等来标榜一项填补空白的成就，这种带有震撼色彩的表述也传达出创新在现实社会占据的重要地位。
　　“我认为应用科学就是要对社会有所贡献，要面对国家、社会重大需求的产业去多做工作。钢铁已经使用了200多年，其中的科学问题已经解决得差不多了，很难有新的突破。其中的缺陷更多的是工艺方面的问题，是材料洁净度的问题，是工艺标准是否严格、原材料是否达标的问题，这些是工程师需要解决的，与我们做科学的关系不大。科学是要解决从没有到有的问题。我们现在很大程度上是走到了材料的另一端——材料的科学基础，即材料基因。”邵国胜明确表达了个人的观点。
　　近年来环境能源问题不是一个国家、一个区域的片面问题，它的严峻现状已经引起了全球范围内的极度重视。发展中国家的工业化进程与环境污染难以权衡，发达国家遇到现代化公共交通与人体呼吸健康环境这对矛盾的掣肘时局要求科学技术要有所重大突破，也亟需政策方针的指导调控，新材料对于环境领域的开拓性、建设性贡献格外引人注目。在邵国胜眼中，政府的支持是材料科技创新的重要动力源泉，为重大原创技术提供了“及时雨”，为加快技术孵化及产业化进程，建设科技强国提供了原动力。
　　得益于河南省地方政府的大力扶持，邵国胜带领团队将石墨烯锁定为研究主体，奔向做精做强的道路。他们以石墨烯替代传统石墨做负极材料并用以增强正极材料，用材料基因组的方法设计了新型固态金属离子电池电解质系统，以理论到实践的自主化研究建立起国际上独有的材料体系，且已经能够研制相对成熟的金属离子电池。新电池在储能密度、充放电速度等方面均有显著提升。另外，将石墨烯代替石墨、活性炭作为碳材料，超级电容器的研究工作也在持续开展。与此同时，一些具备减震、消音、消防、保温、电磁屏蔽等功能的复合材料也在他们的研究之列。
　　在介绍技术工作的同时，邵国胜还表达了目前发展遇到的问题。他指出由于石墨变成石墨烯的体积膨胀了500余倍，给贮藏和运输造成很大的难题。“我们开展了储能技术、复合材料等石墨烯产业的配套研究，想要为应用谋求一个出口。未来几年内，我们计划在荥阳建设一个石墨烯创新基地，将研究院作为研发中心，配套建设一个年产50吨的制造中心，吸引一批下游企业形成辐射周边的应用产业链，实现就地生产、就近消化和应用。”
　　研究既然要做，就要做产学研一体化、具有实用价值的研究，技术创新根植于特色研究却也要格外注重辐射性和战略带动效应。邵国胜强调，文章和实践有着本质性差别，单纯的理论性研究极有可能流向“象牙塔内的学问”。“学问怎么都可以做，与其做没有用的，不如结合应用来做，这是我的基本看法。”在国内高校科研趋于论文导向的形势下，邵国胜呼吁科研工作者们及时止损，发出学术界自身的呐喊，不以论文论英雄，将个人成果价值与社会效益挂钩，更加科学、更加全面地评价一位学者、一位科学家、一位工程师的成就。
　　邵国胜说，他要把摆在书架上的知识变成货架上的商品，让它们到千家万户去服务。“说得天花乱坠的社会责任感没有实际作用，你的知识、你的研究对社会进步、人民生活水平提高产生了作用，这才是真正的价值”。
　　
　　
　　
专家简介：
　　
　　邵国胜，曾任英国萨里大学高级研究官、布鲁奈尔大学副教授、博尔顿大学计算材料学教授、新能源研究所所长、理工及体育学部主任等。兼任英国材料化学委员会委员、材料学会专业会员，是国际知名的材料智能设计和制造专家。
　　主要研究领域包括：裁剪材料学（多尺度材料模拟及智能材料设计）、新型多功能材料及器件的制备、先进材料表征、新型能源材料及应用器件等，取得多个世界级首创类成就，打造出多个国内尖端“产学研”技术—学术平台。先后在Nature、Acta Materialia、Applied Physics Letters等SCI国际核心刊物发表论文200余篇，申请获得国际、国内专利30余项。