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一位博士與電能研究的不解之緣
——記浙江省湖州市長興縣超威集團研究院副院長 柯克
發布時間:2014-07-02 16:12:04
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作者:

    

    柯克,工學博士、超威集團研究院副院長。浙江省重大科技專項負責人、浙江省湖州市“南太湖精英計劃”領軍人才、“錢江人才計劃”學者、長興縣首位自主申報成功的國家“千人計劃”特聘專家,民建會員。
                                                                                                                                                           是什么決定著人生的方向?思想。
                                                                                                                                                           也許牛頓站著的蘋果樹下不止有他一人,當蘋果掉下樹時,有人把蘋果撿起吃了,而牛頓卻在思考著蘋果為什么會從樹上掉下來。吃了蘋果的人只體驗了果子的香甜,而思考著的牛頓卻成為了發現萬有引力的科學家。
                                                                                                                                                           小時候,很多人都玩過這么個游戲:把廢電池破開,取出里邊的碳棒用來寫字畫畫。有人寫過、畫過后就扔了,有人卻在急缺一節電池的情況下嘗試著把這根碳棒按在兩節有效電池中間,繼續它的使命—-保持電器正常工作。扔了碳棒的人是從前的我們,而繼續使用的人之中,有一個人成為了如今的工學博士、超威集團研究院副院長——柯克。
    柯克出身于四川大巴山中的一個小山村。與城市中所有的孩子一樣,童年時的柯克喜歡對著收音機聽中央人民廣播電臺的兒童節目“小喇叭廣播了”,聽單田芳的長篇小說。那時候,農村家庭中一個小收音機已屬奢侈品,常聽廣播,電池也用得費,而父母則更希望自己的孩子能多點時間讀書、做作業且在余暇時間幫大人做點力所能及的農活(比如割草、放牛)。于是,放收音機所需的三節電池中的一節常常被父母故意藏起來。廣播沒得聽了,柯克為此沒少耗心思。一次偶然中,他嘗試著把廢電池中的碳棒掏出后放進了兩節有效電池中接通,收音機居然又響了,這讓他很受鼓舞,也無意中給自己今后的人生之路從此選擇了一個方向--結緣于化學電源。高中畢業,他考上了哈爾濱工業大學。在柯克的家鄉,考上這所重點名牌大學是很稀罕的,雖說他報考這所學校是出于對“千里冰封、萬里雪飄”神秘世界的向往,但他選擇的在當時較冷僻的電化學專業為第一專業志愿,卻是他出于對電池的濃厚興趣。電池的應用范圍在當時來說很窄,因為當時既沒有如今人手一部的智能手機,也沒有比比皆是的電動車、移動通訊基站,老百姓能看到的主要是普通的手電筒。在哈工大電化學專業這個中國電池行業享受盛譽的地方,柯克一讀就是6年(本科與碩士)。
    本想著讀了太長時間的書,讓自己能走向外面,看看書本以外更精彩的世界,但抵擋不住進一步深造的渴望,又兜兜轉轉考上了中科院金屬腐蝕與防護研究所(現中國科學院金屬研究所),讀了3年博士。爾后又先后在中國人民解放軍防化研究院軍用化學電源研究中心及北京大學新能源材料與技術實驗室,分別師從楊裕生院士及其魯教授(奧運會電動汽車動力電池首席科學家),做了三年博士后研究員。在防化院,他曾是唯一不穿軍裝的科研人員,在那里,不僅是由于軍隊的特殊環境,更是由于受老院士的熏陶,他也更錘煉了科研人員的做事風格,嚴謹、縝密、律己。
    時間哪兒去了?一個又一個的3年,用在讀書和研究上了。從考上大學起,柯克都在校園和研究院里轉,這一轉就是12年。柯克想讓自己歷練的世界更廣闊一些。于是,2003年他跨出國門,獲得日本政府最高獎學金就讀日本東京大學研究生,此后又先后日本東京工業大學、豐田中央研究所、山梨大學工作,參與/主持清潔化學電源領域的日本政府大型戰略項目(新能能源綜合產業技術開發機構,NEDO)及產業化項目多項。 一個中國的科技研究人員,要躋身于一方面是技術創新快速發展,另一方面卻又是對外極為保守且缺乏國家安全感的日本科研領域,其立足不僅在于自身過硬的科研能力,也在于對機緣的選擇和把握。柯克是一個善于讀書搞科研的人,但他同樣也是一個勇于面對困境和挑戰的人。在到東京大學研學后不久,柯克的指導教授即要退休了,初到異國,尚未熟悉工作、生活環境,日語不通,就要面臨教授易人,柯克做出一個面臨極大挑戰的選擇,跟隨同實驗室一位臺灣女老師,去東京工業大學組建一個新實驗室;說是極大挑戰,其一主要是由于這位女老師早年即到日本,由于缺乏對大陸情況的了解,思想理念上對大陸人的認識帶有一定的偏差,所以,對于初來日本的大陸客柯克,她是淡漠的;其二是,由于這位偏理論的老師,動手能力較差,新建實驗室需要白手起家,而這個挑戰正是柯克看好之處。為了保證研究的持續性以及接受全新的挑戰,柯克還是隨這位始終雙方只用英文交流的“中華同胞”一起來到東京工業大學。說是建立實驗室,還真的是要從什么也沒有做起。幾百平米的實驗室,堆滿了從東京大學退休老教授贈送的近千萬元的各種打包的上百種大大小小的研究設備,從電、氣布局設計施工,設備安裝調試,一個多月下來,實驗室全面投入使用,而這些工作是柯克一人在既無外援、也無內助的條件下獨立完成。當新學期開學,這位老師到實驗室來突然看到象雜貨倉庫一樣的空間在短短的一個多月就變成可正常運轉的實驗室時,冷漠的面孔終于露出了友善的笑容。此后從申請研發經費的大量數據、資料的準備,近十名碩博士生的協助指導尤其是實驗指導等等,柯克經歷了近3年艱辛的歷練,從一開始臺灣女教授的冷漠相向,到后來的和諧相處與科研上的互相協作,柯克以自己的踏實和苦干、勤奮與能力,感化了教授,也讓自己漸融于其中,因此3年后柯克本打算到美國進一步發展而投放簡歷在美國電化學會網站后,被豐田中央研究所電池研究部首席專家森本友博士發現,私下通過這位女教授了解,得到正面高度肯定的評價后,豐田中央研究所邀請柯克到這個對外極為保守和封閉的豐田集團核心技術研發機構做研究開發工作時,這位臺灣女教授當面向森本友博士給予了柯克很高的評價。當時在有1000多研究人員的豐田中央研究所里僅有6名外國人。
    學習生活的艱辛和磨煉讓柯克不斷增加人生閱歷的含金量,扎實的知識功底和豐富的工作歷練,讓柯克在聚力和付出的科研項目中也碩果累累。2008年,在微粉材料的薄層電極的高分散制備技術方面,發明了“納升級微液滴間斷性凃布法”及基于該方法原理的電極全自動制作設備,成功地解決了一項多領域存在的國際性技術難題--“咖啡環效應”。此科研成果申請了日本發明專利。所謂“咖啡環效應”,即分散液中的微粉材料在形成微粉薄層的過程中,象咖啡液滴干燥一樣形成一個邊緣微粉凝聚環,無法實現均勻分散的薄層。該課題在全球最頂級學術期刊之一的Nature上被多次探討。由于該發明在薄層電極過程中極其重要,專利被豐田集團加密為“認定技術秘密”,成果沒有及時全面公開發表。而此技術比美國賓西法尼亞大學于2011年在學術期刊Nature上以封面故事形式(筆者注:一般為當期所有論文中最受關注的科學發現)發表的論文早3年。苦心研究的成果沒能以最先行的姿態昭顯于世,領先科研項目因機緣缺失而即時被后來者無情湮逝的殘酷性,是科研者一種深刻的痛苦,這也讓柯克在奮斗的同時也品嘗著世事無奈的酸澀。
    作為一個成熟的科研工作者,挫折只是開拓前進的動力。柯克繼續為自己加力。基于以上微粉材料的薄層電極制備技術,在薄層旋轉圓盤電極方法上,柯克的研究成果首次使在電化學領域應用了幾十年的薄層旋轉電極技術突破性地發展成了高精度活性評價技術,顛覆了國際權威德國慕尼黑工業大學電化學Chairman、美國電化學會燃料電池分會主席、原美國通用汽車燃料電池研發主管HA Gasteiger建立的微粉電催化劑活性評價的國際標準結果。該成果2010年在美國洛杉磯舉辦的218屆電化學會議上部分發表后得到同行專家們的高度評價,在隨后發表的學術論文引用柯克的會議報告結果說“該方法(注:即基于柯克的上述薄層電極制備技術)高度成功,但不是所有人都能得到,因涉及豐田的軟件和硬件知識產權”。相關結果發表于國際電化學學會會刊后,成為2012年國際電化學學會年度杰出青年作者獎的候選(青年作者獎作為年度最佳論文獎,每年會刊發表的上千篇論文中只選出一篇)。只是遺憾的是,因作者中無人符合獎項要求的年齡條件而無緣。
    在電化學技術理論模型和實驗技術上,柯克發現并修補了電化學專業教科書上沿襲了幾十年的旋轉圓環圓盤電極方法(RRDE)定量電極反應中間產物產率理論模型的重大缺陷,2011年在國際電化學學會會刊發表“零活性點外推法”,首次使采用RRDE法正確定量分析可發生二次反應的電極反應中間產物(或副產物)成為可能。論文發表后,很快得到該領域的國際權威、國際電化學會Fellow、德國烏爾姆大學化學與表面化學與催化研究所所長R.J. Behm研究組的正面引用,并成為當年國際電化學學會年度最佳論文獎的候選。
    由于業績突出,當時在日本學習工作8年多的柯克被日本政府認定為“優秀高端外國人才”,日本移民局破格許可給柯克通常需要在日本連續居住10年以上、且有諸多附加條件才有資格提出申請的日本永久居住權。
    柯克現為日本和美國電化學會會員。在多年的清潔新化學電源--鋰離子電池、超級電容器、燃料電池等新型化學電源技術研發中,在電池極材料制備、電極評價方法和電極制造方法及設備等方面,柯克取得了多項前沿性成果,包括申請日本發明專利兩項,國內外學術刊物上發表學術論文20多篇,合著專業書籍(日語)一部,應邀在國內國際學術會議上多次報告。
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                                                                                                                                                           柯克的人生軌跡清晰簡單:一線電池魂牽夢縈執著
    柯克的前進方向明確堅定:綠色能源只為山水更清麗
    人生之途,柯克為自己找到了事業和情感的歸宿點,同時也為自己找到了思想和精神的依托處。2014年,柯克加入中國民主建國會。作為一位多年從事科研的專業人士,他也將在黨派的政治平臺上施展才智,為黨和政府的中心工作,為經濟社會的發展建言獻策,貢獻自己的力量。
 大鵬欲展翅,扶搖九萬里。

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