王中林：45岁再“恋爱”

文·本刊记者 王伟 彭慧文  本刊特约记者 李瑜

当年读书时，总有一个小困扰：很多的概念、定义从外国搬来，如何准确地翻译，是件很伤脑筋的事情，碰到比较前沿性的内容，往往会引发一番争论。每当这个时候，老师们大都选择不翻译，使用英文原词，或者直接全英语授课。一个微小的侧面，反映出中国学术界的无力感。

好在，这种情况正在被扭转，一大批华人学者已经在国际学术圈崛起，他们或者在传统研究领域取得了新突破，或者干脆另辟蹊径创建了新学科。随着中国科研投入的不断增加，他们中的很多人选择了回国，将自己的学术阵地搬到国内，这为同步开展中英双语研究提供了实践空间，对建立健全中国的科学研究与培养体系大有裨益。

中国科学院外籍院士王中林，便是这些学者中的一员，他所开辟的微纳能源主战场目前已经转移到中国科学院北京纳米能源与系统研究所。在这里，该领域的每一项研究成果都由其首倡者赋予了准确的中文表达。

下午5:00，《能源评论》记者走进了这个位于北京市海淀区学院路30号的微纳能源研究“策源地”。之所以选择接近下班的时间，是因为王院士的日程一直满满当当，几经沟通协调，才“见缝插针”地接受采访。今年已经56岁的王院士对这种“白加黑”的工作模式倒似乎习以为常，一句“你看我像能休息的人吗？”多多少少减轻了我们的负罪感。

为了让记者对微纳能源有一个直观感受，王院士首先带我们参观了纳米能源所展区。展区门口，一张易拉宝吸引了我们的注意，上面画着一棵树，工作人员介绍说，这棵树完整地呈现了微纳能源领域的全貌。树根和树干是该领域的研究基础，由半导体压电材料、高性能有机材料、压电效应、摩擦起电效应、静电感应效应等学科与原理构成。树冠为研究范围，其中，主要枝干被分为两部分，分别是该领域的学科门类与微纳能源技术的应用研究，前者目前包括压电电子学、压电光电子学、压电光子学，后者也包括三项，压电/摩擦纳米发电机、自驱动系统、自充电能源包。每一根枝干再往外延伸，是更为具体的研究项目或应用领域，整棵树枝丫繁而不杂、多而不乱，能让人瞬间感知到整个领域的科研进展、价值与魅力。

王院士对这个研究图谱十分满意，将其称为“主线引导下的自由发展”。他相信，随着时间的积累，这棵树还将越发的枝繁叶茂。

大事业从45岁开始

颇让人惊讶的是，现在看起来已经十分庞大的研究体系，却是建立在2005年一个错误的实验假设上。当年，王中林45岁，已经是纳米材料领域的一名世界级学术大牛。材料研发出来，需要测其压电性能，结果学生测了一个夏天，拿着数据找到他说与理论对不上，经过反复推演，发现是假设条件出了问题，错误地把机械能与电能的转化效率设定成了100%。不过，学生花费的时间与精力并非没有价值，它让王中林意识到了利用纳米材料的压电性能发电的可能性，微纳能源这一概念就此诞生。“什么是微纳能源？就是利用纳米材料、纳米器件，甚至纳米系统，实现能源的高效转化、储存和利用的一个科学”，王院士解释说。

这相当于在纳米技术与应用研究之间建起了一道桥梁。众所周知，纳米技术一向是个离实际应用很远的研究领域，从上世纪90年代以来，这个领域诞生了一系列具有重大意义的科研成果，但其中的大多数在这么多年以后依然属于空中楼阁。所以，微纳能源理论刚刚提出时，学术圈的整体反应是拒绝，认为其不可能成为现实。

都说西北人朴素执着，出生于陕西蒲城的王中林也属于那种咬定青山不放松的主儿，多年的学术积累，让他意识到一个更广阔空间的大门就在自己面前。“像当初谈恋爱一样，我喜欢这个姑娘，问我为什么喜欢？当时我说不上来，但就是喜欢，是那种朦胧的感觉，说不清道不明。”他相信自己碰触到了一个“杀手级”的技术，宁肯把冷板凳坐穿，也要守得云开见月明。

“很多情况下，一个重大的科学发现要经过三阶段。第一阶段是别人说你做的东西是和《圣经》相抵触的，这是西方人的说法，就是说你研究的东西完全是不可能实现的。只有拿出实实在在的证据证明了自己，第一阶段才能走完。第二阶段是诋毁，说你做的东西没什么新意，早已经有人做过了，（这个时候你也只能再咬牙坚持）。第三个阶段，等到你真的做成了，别人就会说：‘你这个东西，从一开始我就认为是能成功的’。这三阶段走过来，可能是三年、五年，也可能是十年、二十年。”

实际上，命运女神没有让王中林等那么久。2005年12月25日，世界上第一台基于微纳能源理论的压电纳米发电机便诞生在了他的实验室里。至今回忆起当时的情节，我们依然可以在王院士的眼中看到激动与兴奋，时值圣诞节，他把参与这个项目的学生叫在一起吃饭，“当时有四个学生，是一顿简单的午饭，我跟他们说：‘是你们的努力，让我们度过了一个非常难忘的圣诞节，我永远不会忘记这一天。’”

2011年3月份，他又从当初认为失败的实验中发明了发电效率更高的摩擦纳米发电技术，“那个时候，压电纳米发电机只能发出电压很低的电，然而将两片不同的高分子材料叠在一起，用手指压着相互摩擦，竟然可以发出三伏的电，我很惊讶”。至此，微纳能源领域的两项关键发电技术全部出炉，该领域的生命力变得越发强盛。慢慢地，学术圈里的反对与不认同声音失去了立足之地。

能进书架子

有人说，王院士很幸运，不是每个人都有这样的突破机会。

纵观他的成长历程与学术生涯，确实有运气成分存在，1978年高中毕业时高考已经正式恢复是一种运气，那个年代能够得到出国留学机会是一种运气，选择了一个有前途的研究方向是一种运气，“意外”地获得学术突破也是一种幸运。但这些运气足以堆出一位学术大牛吗？在高中之前几乎没有学过什么文化知识，高考录取率不足5%的情况下，能够考入西安电子科技大学，难道不需要努力？出国留学名额有限，全国统一选拔，成为西北五省唯一一名胜出者的背后要有多少付出？从一名中国本科生，到美国亚利桑那州立大学物理学博士毕业，只花了四年时间，期间要花费多少心血？在英国剑桥大学做博士后研究时，他的研究方向与研究思路曾遭到导师的强烈反对，一路坚持下来又需要多大的勇气？

除了偶尔的运气，更多的时候是咬牙坚持。王中林读博与做博士后研究期间的研究方向本来是显微学，这需要很好的实验设备，最初在美国佐治亚理工学院任教时设备条件并不具备，“既然设备不好，那我就想能不能做点其他有意义的工作？后来开始尝试着做纳米结构微测量”。这在当时属于开创性的工作，现在已经发展成为一个独立的研究领域——原位测量。再后来，他觉得每次做实验都要向外部机构买实验样品，这样太受制于人，决定自己造样品，开始做纳米材料，“我们当时想做以前没人做过的东西，在纳米材料领域，碳纳米管有人做，硅基纳米线也有人做，氧化物没人做，那我们就做氧化物”，于是王中林在纳米氧化物领域深耕了16年，其功成名就正是在这个领域。然而，当时的研发条件还是非常简陋，“2003年最初做纳米材料电测量的时候没有软件，国外软件太贵，我买不起。后来一个学生说他在国内有同学写了个测量软件，可以卖给咱们一份，我说没问题，到北京后，那个同学给我软件，我就从口袋里掏出了1500元人民币，一手交钱一手交货，软件拿回去就开始做实验”。

所有的机会都来之不易，这培养出了王中林“吃干榨净”般的学术习惯，他很喜欢每隔一段时间便系统性地梳理自己的科研成果，就像当年写第一本书时那样。1992年的王中林31岁，正在剑桥大学做博士后研究，他花了大把时间阅读经典论文，但是发现了一个问题：因为这些论文发表年代不同、作者不同，论文中的假设条件、符号存在差异，读起来很吃力。这让他第一次萌发了写一本书的念头，能不能把这些论文的精华梳理出来，整理成系统性的论著？为此，他花了两年多时间，总结、提炼，把没有推导完的公式进行系统性推导，在1994年4月份完成了500多页的《电子成像和衍射中的弹性和非弹性散射》。这本书一经出版，便成为了圈内人公认的“具有卓越成就和价值”的经典之作。

“我做过很多事情，每过一段时间，我都要把它们写成书。能写成书，必须基于两点，第一点是做系统性的研究，第二点是从理论到实验，从实验到应用，都得有所涉猎。这些都做完了，方能写书。”如今回头看，王院士已经完成了七部著作，从显微学、材料学，到如今的纳米能源，跨度甚广。

当初简陋的科研条件，非但没有成为阻碍，反而逼着他辗转于理论研究、基础材料研究、应用研究，成了一个“全才生”。在不断地总结、提炼过程中，其学术涵养、学术功底与学术敏感性也都得到了极大的提升。正所谓艺多不压身，“现在做微纳能源，这些当初的研究都用上了”，它们帮助王院士支撑着“微纳能源之树”在十多年来不断拔高、抽枝、长叶，自成格局，自成体系，既没有留下多余的枝丫，也没有让某个必要的枝条发育不良。

能上货架子

由于在诸多科研领域的开创性贡献，王院士在高档期刊如《科学》《自然》发表的论文有几十篇，拿奖更是拿到手软，其中包括2014年世界科技联席组织颁发的材料领域“世界技术奖”和2015年汤森路透集团“引文桂冠奖”，前一个奖项的五位候选人中包括1997年诺贝尔物理学奖得主朱棣文、2010年诺贝尔物理学奖得主安德烈·海姆，而后一个更是被称为诺贝尔奖前哨，可见分量之重。

在纳米能源所展区的墙上，就挂着一排王院士的获奖照片，工作人员刚要给记者讲解，便被王院士打断了，“这个就不谈了，都是过去的事”。

在他看来，以后的事更为要紧，那就是把微纳能源技术真正地推向实际应用。“微纳能源技术脱离了电磁感应发电的范畴，可以收集那些低频和不规则的机械能，以及光能和风能，是发电技术的一次革命性拓展。”身为创始者，王院士认为自己有义务，也有能力将其推向产业化，“我们做的东西，要能进书架子，能上货架子”。依据技术特性，他带领研究团队为微纳能源量身定做了诸多的应用场景，研制出旋转式直流摩擦发电机、潮汐能收集装置、刹车发电模拟装置等20多种纳米发电装置。

例如，纳米发电机可以利用肢体运动、肌肉收缩、心脏跳动产生的机械能发电，与储能器件相结合，做成自充电能源包，可用于心脏起搏器、体内生物传感器或其他健康监测系统的电力供应。纳米能源所的研究人员介绍说：“现在的心脏起搏器需要电池供电，三到五年电池没电了就得更换，一次需要10万元左右的费用，病人还得遭受手术之苦。如果用自充电能源包，利用心脏的跳动发电，使用寿命在15年以上。”

另一个大的应用类别是自驱动系统，包括自驱动传感、自驱动电化学等，可以用于环境监测、水净化、防腐、安全识别等多个领域。目前看来，最接地气的项目当属空气净化装置。安装在汽车排气筒上的纳米发电机可以利用排气筒里的空气流动发电，产生2000伏高电压，将尾气中的带电颗粒物吸附住，实验数据显示，这种过滤器的粉尘清除率在99%以上，并且无臭氧产生。2016年11月10日，该技术已经签署了投资协议，一个新的公司，北京中科纳清科技股份有限公司，诞生了，这是微纳能源技术产业化第一单。

而微纳能源领域迄今为止最大胆的设想——蓝色能源，是2014年3月份闪现在王院士脑海中的。所谓蓝色能源，即将纳米发电机制作成能够漂浮在水面上的球形结构，然后连接成网络，类似渔网结构一样，铺在海面上，利用海水波动来发电，“从理论上预测，1万平方公里的发电输出功率与整个三峡大坝旗鼓相当”。在外人看来，这是一个近乎疯狂的想法，难度系数甚至都没有办法估计，王院士却信心十足，一副敢想敢干的架势，“我第一次做纳米发电机时已经45岁了，按照一般人的职业生命周期已经进入了后半程。可是接下来这十年，成了我们团队事业腾飞的十年，以后还会飞得更高更远”。

在采访过程中，王院士周身洋溢出的那种踌躇满志、志在必得的气场，强烈地感染了我们，让我们从最初的怀疑、惊讶变为相信，相信蓝色能源或许不是一个梦，相信微纳能源领域还会出现更大的脑洞，相信在这样的一批人的带领下，中国的科研事业有望迅速崛起。思绪飘忽出去，不禁让我们产生了另外一个疑问，中国何时能够培养出更多的尖端学者，让中国学术界变得铿锵有力？

在王院士看来，这其实没有想象中那么难。所谓幸运，所谓外部环境，确实都是必要条件，但最关键的因素还是人。“人这一辈子有几个关键，第一是有平台，本领再强没平台让你展示也白搭。第二是机遇，有机会一定要抓住。在这两个基础上，要坚持自己的选择。其实，一个人最初做任何选择的时候，都不可能知道它对不对。当初读大学时我并不想学物理，想学更时髦的计算机、雷达专业，最后因为物理成绩好还是被分配去学了物理。但既然选择了接受这个事实，那就要通过自己的努力，通过辛勤的工作，让这个选择变成最正确的选择。等现在回头一看，噢，你看我多幸运，当初怎么就学了这个？！”王院士说得颇有几分戏谑，作为听者，我们却分明感受到了一种可以称为“智慧”的东西。