1) 科研成长历程分享
我国新能源汽车、新型显示面板出货量已约占全球50%,稳居全球第一,但控制价值链的上游基础材料主要甚至全部依赖进口,如新型显示光学膜、锂电池高端隔膜和5G天线基膜等。难以相信,薄薄的一张高分子膜也可能成为制约新能源汽车、新型显示和5G通讯等战略新兴产业发展的“卡脖子”问题。工艺模仿只能学其形,不能悟其神,突破高性能薄膜技术壁垒,必须依靠自主基础研究。国外已有产品,相关基础科学问题可能不再时髦,谁来做发达国家成熟工业产品制造背后的基础科学研究和工程技术开发?
2006年回国建立软物质研究团队时,联合利华一位同事建议我从News Paper中找课题,看老百姓关心什么,国家需要什么。我们这代中国科研工作者有两方面的任务:一是补过去欠的课。我国科学研究起步迟,国际同行前辈多年前早已研究过并把产品做出来了,我们没有但又是必需的,就成了“卡脖子”问题。要自主可控,不被“卡脖子”,该补的课还得补。二是和国际同行并行开展前沿科学研究。学科在不断发展,我们不能再掉队,否则总在补课,无法实现领跑。非常幸运,我的教育背景是从物理本硕跨界到高分子加工博士,团队研究方向自然就是“高分子加工物理”,既可以做高分子物理基础前沿研究,也能拓展到薄膜工业加工,直面“卡脖子”问题。回国选择到国家同步辐射实验室工作更是幸上加幸。高分子加工是一个多外场、远离平衡条件下多尺度结构快速演化的过程,目前可能只有同步辐射先进光源才能把这个过程看清楚。“看清楚、想明白、做出来、卖得好”是我理解的打通“创新链-产业链-价值链”的路线图。“先进光源+”,即先进光源+校企联合实验室,是能落实这一路线图的科创融合模式和平台。作为创新源头,先进光源帮忙看清楚薄膜加工中的结构演化,科研工作者想明白其中的科学技术原理和规律,再联合薄膜制造企业把产品做出来、卖得好,我们就能打破新能源、新型显示等战略性新兴产业的“膜咒”。
从回国时的“三无”教授发展到约40人的多学科交叉团队,从研制高分子物理基础研究仪器装备到建设薄膜加工小试中试平台,从单一企业课题到校企联合实验室长期合作实现基础到工业化的无缝对接,十四年来软物质研究团队在不断探索创新,形成了“学科交叉”、“从基础科学到技术创新”和“新型创新人才培养”等特色:
(1)“学科交叉”。到科大工作的第一周,我和同学就跑了两趟城隍庙,买回五金和电子器件,请教实验室姚师傅和其他老师,研制了团队第一台温控样品台。国家同步辐射实验室是一个多学科交叉研究平台,除了提供高亮度光源满足原位检测,还集聚了机械、真空、光学、软硬件控制等学科的人才。感谢实验室老师的帮忙,几乎每位同学毕业时都能为团队留下一台或多台自己研制的仪器或装置。随着团队的成长,越来越多“非传统学科”的学生加入我们,“学科交叉”已逐渐成为我们团队与众不同的地方。未来几年我们将聚焦先进光学膜等功能膜研发,涉及精准分子设计合成、精确加工技术和精密装备制造,需要一个物理、化学、材料、力学、机械、计算机和光电技术等多学科交叉的执着攻关创新团队,相信不同学科背景的同学在我们团队都有充分施展才华的机会。
(2)“从基础科学到技术创新”。软物质研究团队研究的科学问题几乎都源于高分子工业,面向国家需求。从2010年开始,我几乎跑遍了国内主要的双向拉伸薄膜加工企业,与企业家和工程师交朋友,了解工业加工中的问题和产业发展需求,从实际工业生产中提炼科学问题。经过10余年的积累,逐步得到国内外学术和工业界同行的认可,应邀为Chemical Reviews、Macromolecules、Soft Matter、Polymer等高分子学科主流杂志撰写综述和展望等文章,2018年我应邀担任高分子领域顶级期刊Macromolecules副主编。从最初单一企业横向研究课题,到现在校企联合实验室的长期合作模式,工业界愿意从自己口袋里掏钱支持团队做研发,就是对我们最大的认可。
(3)“新型创新人才培养”。与国际同行相比,我们这代科研工作者非常幸运,欧美日等高分子物理的研究投入在不断萎缩,而我国还在持续加大支持,过去梦想的同步辐射、中子源等大科学装置我们也有了。未来10年将是我国高分子物理取得突破、实现领跑的最佳时期。一方面,依托大科学装置,与国际著名团队合作,培养高分子物理未来的学术领袖。另一方面,通过研究生深入企业学习、企业技术人员到实验室攻读工程博士学位、与企业合作培养博士后等多种模式,建立高校与企业多元化联合培养模式,培养新一代兼有扎实理论基础和解决工业问题能力的复合型人才。
“时代是出卷人,我们是答卷人”,不管是补课打破“卡脖子”“膜咒”,还是创新引领高分子学科发展,都是时代赋予我们的课题。我们诚邀更多同行和青年朋友加入软物质团队,一起做“先进光源+”和“高性能薄膜中国制造”的答卷人。
2) 个人简介
李良彬,博士,中国科学技术大学国家同步辐射实验室和高分子系双聘教授。国家杰出青年基金获得者,中科院“引进国外杰出人才”,入选“教育部新世纪人才支持计划”。现任国家同步辐射实验室党委书记、副主任,安徽省先进功能高分子薄膜工程实验室主任,中国科大-皖维联合实验室主任,中国科大先研院-乐凯联合实验室主任,科技部重点领域“新型显示光学膜”创新团队负责人。担任Macromolecules副主编,Polymer Crystallization、Chinese Journal of Polymer Science和高分子材料科学与工程编委。2000年于四川大学高分子科学与工程学院获得工学博士学位,2000年至2004年于荷兰国家原子和分子物理研究所和代尔夫特理工大学从事博士后研究工作,2004至2006年于荷兰联合利华食品与健康研究所任研究员。已主持基金委、科技部、安徽省和华为、皖维、乐凯等单位资助项目30余项。共发表SCI论文270余篇,申请和授权专利40余项,应邀为Chemical Reviews、Macromolecules、Soft Matter和Polymer等高分子领域权威期刊撰写综述、展望和专论。
3) 研究方向
1. 发展同步辐射高时间/空间分辨技术及原位研究方法
2. 高分子材料加工基础物理研究
3. 高性能功能薄膜产品研发
4) 学术交流与合作/组内活动
软物质研究团队全力支持和鼓励组内学生积极参与国内外学术会议、论坛和研讨会等,给同学们提供与国内外其他团队老师和同学进行学术交流与合作的机会。团队也鼓励和支持组内学生与相关膜企技术人员交流与合作,了解产业需求,针对性开展研究工作,以帮助企业解决技术难题。
科研工作外,软物质研究团队也鼓励同学们积极组织和参与课题组内和校内外举办的文体活动,强身健体。
5) 先进实验设备
软物质研究团队针对新型显示、新能源等国家重大战略需求亟需突破上游先进光学膜、锂电池隔膜等“卡脖子”问题,依托同步辐射大科学装置,建成了与毫秒时间分辨同步辐射实验技术联用的薄膜加工基础原理研究平台、薄膜原料合成/加工研究平台、薄膜结构/性能表征平台和分子动力学计算机模拟、有限元分析等薄膜制造工程设计数字化模拟平台等。除了X射线、红外、显微镜、核磁、DSC等常规实验仪器外,主要实验装置均根据实际实验需求,由团队成员研制而成。这里展示了我们自主研制的可与同步辐射X射线联用的原位双向拉伸装备、挤出吹膜装备以及高温双向拉伸机。
6) 招生信息
欢迎物理、化学、材料、力学、机械、计算机和光电技术等专业的同学加入我们!
电话:0551-63602081;邮件:lbli@ustc.edu.cn;
主页:http://softmatter.ustc.edu.cn/
7) 代表性成果
[1] Kunpeng Cui, Zhe Ma*, Nan Tian, Fengmei Su, Dong Liu, Liangbin Li*, Multiscale and Multistep Ordering of Flow-Induced Nucleation of Polymers, Chemical Reviews, 2018, 118(4): 1840-1886 (Front Cover)
[2] Xiaoliang Tang#, Wei Chen#, Liangbin Li*, The Tough Journey of Polymer Crystallization: Battling with Chain Flexibility and Connectivity, Macromolecules, 2019, 52(10): 3575-3591 (Front Cover)
[3] Zhen Wang, Zhe Ma, Liangbin Li*, Flow-Induced Crystallization of Polymers: Molecular and Thermodynamic Considerations, Macromolecules, 2016, 49(5): 1505-1517 (Front Cover)
[4] Qianlei Zhang, Lifu Li, Fengmei Su, Youxin Ji*, Samard Ali, Haoyuan Zhao, Lingpu Meng, Liangbin Li*, From Molecular Entanglement Network to Crystal-Cross-Linked Network and Crystal Scaffold during Film Blowing of Polyethylene: An in Situ Synchrotron Radiation Small- and Wide-Angle X-ray Scattering Study, Macromolecules, 2018, 51(11): 4350-4362
[5] Yuanfei Lin, Xueyu Li, Lingpu Meng, Xiaowei Chen, Fei Lv, Qianlei Zhang, Rui Zhang, Liangbin Li*, Structural Evolution of Hard-Elastic Isotactic Polypropylene Film during Uniaxial Tensile Deformation: The Effect of Temperature, Macromolecules, 2018, 51(7): 2690-2705