粉体科技领域的创新先锋——江汉大学解明教授


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[导读]解明,男,湖北武汉人,2010年获美国密歇根理工大学工程物理博士学位。

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个人简介


解明,男,湖北武汉人,2010年获美国密歇根理工大学工程物理博士学位。现任江汉大学光电材料与技术学院特聘教授、湖北省工程研究中心主任,国务院重点华侨华人创业团队带头人,兼任湖北省武汉欧美同学会副会长、宁波柔创纳米科技有限公司董事长,2024年当选俄罗斯工程院外籍院士。

从海外求学到扎根粉体科研

解明教授是一位土生土长的湖北武汉人,从小志向高远。2000年,他以优异成绩考入北京理工大学光电工程专业,开始接触材料科学的前沿知识。为了深入学习先进的科学技术,2004年,解明获得美国高校全额奖学金,赴海外攻读材料物理专业。

在海外学习期间,解明教授专注于纳米材料、热电材料和锂电池材料等粉体相关领域的研究,积累了丰富的知识与经验。博士毕业后,他先后在美国能源部阿贡国家实验室、新能源国家实验室和科罗拉多大学从事纳米粉体材料在能源转换和存储方面的研究,取得了多项重要成果。

尽管在海外有着优越的科研条件和发展前景,解明教授始终心系祖国发展。2014年,他毅然选择回国,决心将自己在粉体材料领域积累的知识和技术与国家需求相结合,推动国内相关领域的科技进步。

突破粉体材料技术瓶颈

回国初期,解明教授婉拒了多家高校的邀请,拿出自己的积蓄在武汉和宁波分别创立公司,从无到有组建研发团队。他敏锐地察觉到国内在高性能粉体材料方面的短板,特别是高功率储能器件隔膜完全依赖进口的现状,开始了技术攻关之路。

制备超级电容器和高倍率电池需要使用高性能隔膜材料,但国内一直无法生产满足低克重、高孔隙、超薄要求的隔膜产品。解明教授带领团队攻坚克难,抓住微纳米复合纤维隔膜生产关键技术及其在高功率储能器件中应用这个难题,经过多年攻关,成功研发出超薄微纳米纤维多层复合隔膜材料。



这项突破不仅提高了隔膜与电极之间的界面兼容性,解决了高效制备及孔隙结构可调控技术难题,使隔膜性能显著提升,而且实现了规模化生产。团队还研发出了纳米纤维隔膜层间复合技术,有效提升了隔膜性能及其应用范围。

解明团队研发生产的隔膜经国内众多下游厂家的多轮检测并导入型号产品,成为国内首家实现进口替代的超级电容器隔膜供应商。公司先后获授"科技创新贡献奖"、湖北省科技进步二等奖、中国发明协会创业创新一等奖等殊荣。目前,公司已累计完成5轮过亿元的融资,在宁波和武汉设有生产研发基地,建有宁波市纳米纤维膜企业技术中心,拥有齐全的纳米纤维膜制备和表征设备。

开创粉体表界面原子制造新技术

解明教授在粉体科技领域的另一项重要贡献是微纳米颗粒表界面原子制造技术与装备的开发。原子层沉积(ALD)是一种在气相中使用连续化学反应的薄膜形成技术,具有优异的可控性和保型性,被广泛应用于半导体产业。但该技术一般针对平面物体的薄膜沉积,由于微纳米颗粒材料易团聚,且气态前驱体难以渗透到粉体内部与每个颗粒表面充分接触,因而难以对粉体材料实现均匀且致密的批量包覆。

为打破国外技术垄断,解明教授在国内首次提出了微纳米颗粒表面极限构筑/极限调控/极限制造(3E)概念,创新性地将半导体行业中的原子层薄膜沉积技术和化工制造中的大规模多相混合技术相结合,带领团队设计并开发了"级进式"空间型ALD粉体包覆设备。



这项技术利用空间换时间的理念,攻克了大批量粉体表界面原子制造的技术难题。同时,通过对于前驱体用量的实时在线原位监测,使前驱体利用率达到95%以上。该成果实现了耐高温抗腐蚀金属材料以及基于ALD精准纳膜包覆掺杂(PNCD)工艺,提升了锂电池正极材料在高电压下的稳定性。

相关成果在电池、导热和航空航天等领域得到了成功应用,使我国成为继美国之后世界第二个实现该技术产业化的国家。这项突破不仅打破了国外的技术封锁,更重要的是为中国粉体材料工业的升级换代提供了强有力的技术支撑。

产学研结合推动粉体产业发展

解明教授始终坚持科研成果必须产业化才能为社会经济发展提供推力的理念。回国10年来,他不断在科研上开拓创新、厚积薄发,在产业报国之路上取得一个又一个突破性成果。

2020年,解明作为特聘教授加入江汉大学开展新能源材料表界面工程机理研究。他带领课题组组建了新能源材料表界面调控技术与装备湖北省工程研究中心,以新能源材料的表界面原子制造重大需求为导向,在现有装备基础上探索针对微纳米粉体材料的表界面调控手段和装备。

研究中心重点开发包括湿法喷雾、声共振、高温气相沉积、低温原子层沉积等包覆方式,来实现批量放大和产业化落地。这种产学研紧密结合的模式,不仅加速了科技成果的转化,也为培养粉体材料领域的专业人才提供了实践平台。

培养粉体科技人才

作为江汉大学特聘教授,解明除了日常繁忙的科研工作外,还担负着教书育人、为国家培养优秀粉体科技人才的重任。他坚持"教育为本、立德树人"的信念,不忘使命、不负初心,在教育事业上也取得了丰硕成果。

在教育学生过程中,解明教授用心良苦,将自己曾在国内外求学和研究期间的经历,融入到对学生的培育中。他要求学生时刻关注科技前沿动向,养成敏锐的目光、开阔自己的视野,并保持积极向上的心态,用心去探索和发现,这样才能形成先进的思维方式,从而提高学习能力。

在人才培养模式上,解明注重培养学生的创新能力,他在研究教学理论与措施、保障教学质量等层面不断尝试。他从不拘泥于教材,用别开生面的课程、丰富多彩的互动模式,并指导学生进行科研实践,寓教于乐、由浅入深地带学生们走进粉体科学的世界。

在解明教授的悉心教育下,多年来,他已经培养出一批又一批真正具有独立思考和创新能力的优秀科研人才。"教学的快乐"和"科研的乐趣"一样,充实着解明的人生,看着很多学生都走上了科研领域的更高处,在科研道路上越走越远。

结语

作为粉体材料领域的杰出代表,解明教授以其扎实的专业知识、敏锐的行业洞察力和坚持不懈的创新精神,为中国粉体科技的发展做出了重要贡献。他的故事不仅是一个科学家的成长历程,更是中国粉体材料工业从跟跑到并跑再到领跑的缩影。在解明教授等一批科学家的努力下,中国粉体科技正朝着更加辉煌的未来迈进。

参考来源:
江汉大学官网

江汉大学公众号:二十年,他助力国家突破技术壁垒


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