清华大学张强师门：时光熔金，初心不变

我们往往艳羡一座房子里的四世同堂

血脉延续，生命衔接

但却很难想象一个实验室里的四世同堂

人才济济，桃李满园

从建国初期被委派至苏联留学的金涌院士，到在改革开放浪潮期致力于纳米材料研究的魏飞老师，再到如今的枝繁叶茂的张强老师师门，他们的故事是一个名为 “选择”的故事——在选择面前，为国家做科研的初心不变，几代师生接力去完成一项事业，这就是答案。

金涌（前排右二）、魏飞（前排左二）

张强（前排左一）、王铁峰（前排右一）、黄佳琦（后排右三）

师门四代同堂合影

清华大学化学工程系的金涌院士曾于1953年被委派至苏联留学。在那里，他每天早上7点起床上课，上完课后去图书馆自习，晚上12点钟图书馆关门才回到宿舍。毕业时，他和大部分中国学生拿到的都是红色毕业证，象征着全部成绩均为满分。

于艰难之际担起中国化工事业的重任，这个选择，叫做“承载国家的责任和民族的希望”。

留苏时期金涌（左一）和同学合影

（图片来源 清华大学新闻网）

2001年，在国际纪念碳纳米管发现10周年的学术大会上，师承金涌院士的清华大学化学工程系魏飞教授代表清华大学反应工程研究室宣布，“可以成吨的利用纳米聚团流化床制备碳纳米管”，解决了碳材料大批量生产的世界性难题。

2020年8月，魏飞教授团队十年磨一剑，攻克了碳纳米管耐疲劳性能测试研究方面的重要难题，在《Science》上发表文章。而他在晚上十二点，不顾雨天里实验室地面一片泥泞，直接趴在地上去调试未加高的仪器这一场景令他的学生记忆犹新。这个选择，称作“为更多材料贴上中国标签”。

魏飞老师凌晨两点指导学生

张强老师是清华大学2000级的第2000位学生，直至2009年，张强老师在清华大学化工系度过了九年求学时光。

金涌院士曾在一次讲座中告诉青年学子，“中国的能源状况是‘富煤、贫油、少气’，大家要努力学习专业知识，让我国有足够的化工原料满足人民日常的需要。”而当时在座聆听的学生中，就有还是大学二年级的张强老师。金涌院士的一席话埋下了一颗火热的种子，伴随着他的成长，不断汲取养分、积蓄能量。

2008年，师承魏飞老师的张强老师，凭借其在实现碳纳米管大规模生产上的出色工作，获评清华大学研究生特等奖学金、学术新秀。

学生时期的张强老师随魏飞老师参加会议

与碳纳米管发现者合影

张强（左三）、魏飞（左四）、Sumio lijima（碳纳米管发现者、右四）、姜开利（右三）

那时，国内交通能源利用污染严重，道路上呼啸而过的汽车留下一团灰乌的尾气，雾霾开始侵袭城市，酸雨也悄然降临。因此，开发清洁能源、用电池开车，成为了张强老师的初心与愿景。这个选择，名为“做点对全中国有影响的事”。

2011年，正值清华大学百年校庆，当时正在国外留学的张强老师辞去在德国马普协会弗里茨-哈伯（Fritz Haber）研究所的职位，回到清华执教。

张强老师在2011年回国建组，初期课题组花了很长时间探索研究方向，关于课题组的方向布局和选题做过很多尝试，逐渐聚焦到高比能电池研究当中，这是课题组攻克的第一个难点。在2017年左右，组内意识到应该把电池技术真正用到实地，而不局限于纽扣电池。于是开始了较大规模的软包电池的研究工作，整个课题组克服重重困难终于将实验室里的一些想法提升至小试或中试的水平，真正做到服务实际需求，攻克又一难题。

高比能电池的研究方向和国家的双碳目标和发展战略是高度吻合的。一方面，新能源汽车行业的发展为人们的生活提供更多便利，让国家在汽车领域实现了弯道超越。以前的燃油车以欧美和日本生产为主，但现在国产新能源汽车在全球已实现非常大的市场占有率。另一方面，国家每年石油进口量大概有7亿多吨，其中约70%都直接用于生产汽油、柴油等燃料，只有三成左右被加工为高端化学品。如果未来能够把原油主要用于加工高端化学品，剩下的燃油部分通过风、光等新能源补充，就能很大程度缓解碳排放和原油对外依存度高的问题。但是由于风能和太阳能的不稳定性，需要大力发展储能技术将其进行储存利用，削峰填谷。

所以，从这两个方面来讲，储能技术对我们未来发展不论是资源节约型还是环境友好型社会的大目标都是非常统一的，能起到一个非常大的推动作用。

2010年参加学术会议的张强老师

张强老师做出的选择，就像是一个提示下文的“冒号”，让这个实验室里的第四代人，创造了无限可能。

2020年清华大学研究生学术新秀获得者陈翔，是张强老师2016级的直博生。和他同一年入学的还有直博生李博权、硕士生张学强，其中张学强获得2018年研究生特等奖学金、学术新秀，李博权获得2019年研究生特等奖学金。如何让三颗新星汇聚一起，不是争夺光芒，而是互相照亮，凝聚出1+1+1>3的星汉灿烂？答案是“做国家需要的科研”。

张强老师课题组聚焦于高比能电池的研究，不断探索创新能量密度更高、寿命更长以及更安全的电池体系。

在十年当中，不同的时间段对于这三个指标会有所侧重。2010年左右，大家很注重高能量密度电池的发展，所以金属锂负极当时受到很多关注。2015年左右，电动汽车领域慢慢发展起来，电池安全问题频发，大家意识到电池安全性的高度重要性，为了解决相关安全问题，固态电池逐渐兴起。到了2020年左右，新能源汽车行业蓬勃发展。以前大家不重视或者未留意的一些问题逐渐凸显其重要性。比如在几年当中，新能源汽车销量可能会有几倍、甚至十几倍以上的增长，相应会面临锂资源问题。为了解决未来潜在的资源风险，大家开始探索电池资源回收的问题。张强老师课题组希望能将自研发电池的应用场景从新能源汽车逐渐扩大到大规模储能领域当中，这就对电池有了新的要求，比如要求运行寿命达到20年以上。二十年的运行数据很难在实验室完整地做出来，而人工智能机器学习方法就可以开展寿命预测，给电池来科学“算命”。

这十年当中，领域内不同方向关注问题的侧重点会有所区别，但整体上都在朝着“打造更好的电池技术”这一目标努力，给大家的生活提供更多便利，为整个社会可持续发展提供技术保障。