中國科學院院士成會明:四十載「碳」索 書寫科研報國傳奇

★面向世界科技前沿

★創新爭先 自立自強

在深圳這座創新之都,中國科學院深圳先進技術研究院的展示中心內,一件件碳材料與新能源領域的「黑科技」展品熠熠生輝。中國科學院院士、中國科學院深圳先進技術研究院碳中和技術研究所所長、廣東院士聯合會理事成會明正站在展櫃前,用溫和而堅定的聲音,講述著他跨越四十載、與碳材料緊密相連的科研人生。從翻山越嶺求學的少年,到國際碳材料領域的拓荒者,再到如今致力於「雙碳」目標的引路人,成會明用他的智慧與汗水,書寫了一部屬於科學家的報國傳奇。

大山裡的少年

從翻山求學到誤打誤撞入「碳門」

中國科學院深圳先進技術研究院的園區里綠樹成蔭。穿過繁忙的實驗室走廊,我們來到成會明的辦公室——一間緊鄰電梯間的小屋。推門而入,目光所及之處,儘是堆疊如山的學術文獻、裝著碳材料樣品的密封管。辦公桌緊挨著牆角擺放,兩人並排行走時需側身避讓。「院士平時就在這兒辦公,經常和學生擠在桌前討論實驗方案。」工作人員輕聲介紹。

因空間並不寬敞,採訪最終轉移到樓下的展示中心。這裡宛如一座碳材料與新能源的「科技博物館」:閃閃發光的單壁碳納米管薄膜、薄如蟬翼的石墨烯纖維……成會明穿著一件普通的白色襯衫,戴著黑框眼鏡,指尖輕輕拂過展櫃里的樣品,笑容溫和地說:「這些『黑科技』,都是我們一步步『燒』出來、『磨』出來的。」在陳列著數十年科研成果的展櫃前,這位從山區走出的院士,打開了他跨越四十載的科研人生畫卷。

「我這輩子總在『翻山』。小時候翻物理的山頭上學,後來翻科研的山頭搞創新,現在翻『雙碳』的山頭謀發展。」成會明的開場白,帶著巴蜀人的爽朗與樸實。

「我祖籍是四川南充蓬安金甲鄉,父親在那裡出生長大。我1963年出生在巴中山區,家在河邊半山腰,上學要翻兩個山頭。」成會明回憶,雖然路途辛苦,但與鄰居小孩結伴同行充滿快樂。小學和中學時他成績不錯,經常代表學校參加活動。

命運曾兩次試圖阻斷他的求學路。因家庭變故,成會明險些輟學,父母深知「讀書是唯一的出路」,毅然將他送往新疆親戚家,讓他得以繼續學業。在新疆的日子裡,他一邊讀書一邊幫著做家務,與同學們同吃同住同勞動,這段經歷更讓他懂得了堅持的意義。1980年,17歲的成會明回到巴中參加高考,成為家鄉中學第一個考入重點大學的學生。他第一志願填報了四川大學,因服從調劑,被湖南大學化學化工系錄取。「報到後才知道,這個專業核心是研究碳材料,當時完全沒概念,沒想到一紮進去就是一輩子。」

大學畢業後,成會明得知中國科學院金屬研究所的張名大研究員是國內碳材料領域的權威,便發奮考取了他的研究生。在張名大研究員的指導下獲得碩士學位後,他又師從師昌緒院士、周本濂院士攻讀博士學位,還在日本學者小林和夫教授的共同指導下,專註於碳纖維增強金屬基複合材料研究。1990年,他被派往日本通產省九州工業技術研究所任客座研究員,語言障礙、文化差異並未阻擋他的腳步。「那時候沒有休息日,每天泡在實驗室里,文獻看了幾百篇,實驗失敗了幾十次。」最終,他提出了碳纖維表面附著陶瓷微粒製備複合材料的創新方法,工藝簡單且可控性強,相關成果在國際期刊發表後引發廣泛關注,1992年,成會明被日本國立長崎大學聘為正式教師。

「在日本的待遇很好,但總覺得心裡空落落的。」成會明坦言,當時祖國的碳材料研究與國際差距明顯,「作為中國人,總想把所學用在祖國的土地上」。1993年,接到李依依院士、周本濂院士的回國邀請後,他毫不猶豫地辭了職,帶著幾箱書籍資料回到中國科學院金屬研究所。「回國時啥都沒有,沒有科研經費,沒有實驗室,連一張像樣的書桌都沒有。」在所里的支持下,他在電梯旁的一間小屋開啟了「燒炭」生涯——每天與高溫爐、炭粉為伴,反覆調試實驗參數,常常忙到深夜。1999年,他的團隊成功製備出純度高、直徑1.85納米的單壁碳納米管,可在室溫下高效儲氫,這一成果入選「中國十大科技新聞」,《人民日報》報道稱其「為該領域迄今為止最令人信服的結果」。

碳材料的拓荒者

從基礎研究到「雙碳」新征程

「碳是個神奇的元素,地球上最硬的金剛石、最軟的石墨,都是碳的同素異形體。我的工作,就是把碳的潛力發揮到極致。」在展示中心的碳納米管展櫃前,成會明指著一片黑色薄膜介紹,「這就是我們當年研製的單壁碳納米管薄膜,現在已經應用在航空航天、電子設備等多個重點工程中。」

數十年科研生涯中,成會明在碳材料領域不斷突破。截至目前,他已獲發明專利300餘項,發表論文1080餘篇,H因子高達187,連續多年入選化學、材料、環境與生態學領域國際高被引科學家。

「碳材料無處不在,我們吃的蔬菜是碳水化合物,用的塑料、纖維含有碳鏈,手機散熱材料、鋼鐵冶煉用的焦炭,都離不開碳。」成會明舉例說明。談及市場上琳琅滿目的石墨烯產品,他笑著提醒:「石墨烯確實有紅外抗菌、高效導熱等特性,比如添加在纖維製成的襪子里能抗菌,製成發熱體可發射紅外線,但它不是包治百病的『神葯』,消費者別被商家的誇大宣傳忽悠了。」

隨著國家「雙碳」目標的提出,成會明的科研方向又有了新的延伸。2021年6月,他在中國科學院深圳先進技術研究院創建碳中和技術研究所並擔任所長,從「燒炭翁」變身「消碳翁」,開啟了新的科研征程。「『雙碳』不是一句口號,需要實實在在的材料和技術支撐。」他介紹,目前團隊主要聚焦兩大方向:一是新型能源材料製備,二是拓展材料在新能源領域的應用,「比如鈣鈦礦太陽電池、疊層太陽電池,我們要實現低成本、高效率的太陽能轉化;氫能方面,重點研發高效催化劑,用更少電力電解水制氫,降低成本、減少碳排放」。

在展示中心的新能源展區,成會明指著一塊半透明的電池樣品說:「這是我們研發的鈣鈦礦疊層電池,實驗室轉化率已超過30%,正在和企業合作推進產業化,未來有望替代傳統硅基電池,讓太陽能發電更便宜、更普及。」他補充道,氫能作為清潔二次能源,未來不僅能驅動電動汽車,還可替代家庭天然氣,「但目前制氫成本高、效率有待提升,我們的目標就是攻克這些瓶頸,讓氫能真正走進千家萬戶」。

成會明的科研理念,深深影響著團隊中的年輕人。博士後羅傑正在研發新型二維能源材料,用於高安全低溫快充型動力鋰離子電池,「成院士常說,科研要盯著國家需求,我們的材料要是能應用在新能源汽車上,就能為『雙碳』作貢獻」。另一位博士後蘭雪俠也深有感觸:「院士每天工作排得滿滿當當,卻總能抽出時間聽我們彙報,他不看重論文數量,更關心我們的科研素養和創新能力,鼓勵我們沉下心做長遠研究。」在兩位年輕人眼裡,成會明數十年如一日的求真務實、開拓創新精神,是他們最寶貴的財富,「他讓我們明白,科研之路沒有捷徑,唯有堅持與熱愛才能走得遠」。

薪火相傳的引路人

家國情懷與科研精神的傳承

「一個人的力量有限,只有培養出更多優秀的年輕人,國家的科技事業才能後繼有人。」在展示中心的人才培養板塊,陳列著成會明指導過的研究生名單,其中不少人已成為國內外學術帶頭人。40年來,他累計指導兩三百名研究生、博士後,用獨特的育人理念為科研界輸送了大量新鮮血液。

「我給學生的是平台和方向,不是條條框框。」成會明說,他從不強迫學生按照自己的思路做研究,而是鼓勵他們自由探索、大膽創新,「年輕人有想法、有衝勁,要給他們試錯的機會,哪怕實驗失敗了,這也是寶貴的經驗。」羅傑回憶,有一次他的實驗陷入瓶頸,連續幾周沒有進展,成院士沒有批評他,反而和他一起分析文獻、調整方案,「他說科研就像翻山頭,遇到陡坡很正常,關鍵是要找到正確的路徑,這種耐心和包容,讓我們敢於挑戰難題」。蘭雪俠則提到,院士不僅在學術上指導他們,還經常分享自己的成長經歷。「他告訴我們,做科研要有熱情、有堅持,不要被『內卷』裹挾,做好自己的事最重要。」

這份對年輕人的關愛,源於成會明自身的成長經歷。他始終牽掛著南充的發展,多次回到南充蓬安尋親,在西華師範大學等高校開展學術交流。「南充是歷史文化名城,擁有豐富的科教資源和礦產資源,相信在新能源、新材料等領域一定能大有作為。」談及祖籍地南充,他眼中滿是期待,還笑著說起南充美食:「川北涼粉很有特色,可惜我嗓子不好,不能吃太辣,每次回去都要嘗一嘗。」

作為科研工作者,成會明始終懷揣著強烈的家國情懷。從放棄日本優厚待遇毅然回國,到在簡陋條件下開創碳材料研究新局面;從深耕基礎研究到聚焦國家「雙碳」目標,他的每一步都與祖國的發展同頻共振。「科學無國界,科學家有祖國。」他感慨道,當年回國時,我國碳材料研究遠遠落後於國際,如今已躋身世界前列,「這說明只要我們堅持不懈,就能實現從跟跑到並跑、再到領跑的跨越」。

採訪臨近結束時,夕陽透過展示中心的玻璃窗,灑在成會明的身上,也照亮了展櫃里那些凝聚著智慧與汗水的科研成果。從四川山區的翻山少年,到國際碳材料領域的領軍人物,再到致力於「雙碳」事業的「消碳翁」,成會明用40年的堅守與創新,書寫了一部科學家的報國傳奇。正如他所說:「科研之路沒有終點,只要國家需要,我就會一直走下去。」

廣東科技報綜合報道

文圖來源:南充科技館、廣東院士聯合會