南开“名师引领”通识课第十讲：刘忠范院士讲授“新材料之王”

天津北方网讯：日前，南开大学“名师引领”通识选修课《材料科学机遇与挑战》迎来第十讲，中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长、北京大学博雅讲席教授刘忠范为南开学子带来题为“古树新枝，继往开来的石墨烯材料”的精彩授课。

刘忠范院士正在给南开大学本科生上通识课

刘忠范院士首先带领大家回顾了碳材料的发展史，从远古到现在，碳材料一直伴随着人类文明的脚步而不断发展，从石墨产业到炭黑、活性炭产业，再到金刚石产业、碳纤维产业，碳家族是新兴产业的摇篮。

那么，下一个新兴产业是什么？刘忠范院士认为是石墨烯产业。“石墨烯应该是古老碳材料产业中的新星。”他说。石墨烯被称为“新材料之王”，其优点广为人知。刘忠范院士用四个之“最”总结石墨烯的优点：“最薄、最轻”——它只有一个原子层的厚度；“最强、最坚硬”——比钢强韧200倍；“导电性最好”——电子迁移率是硅材料的100倍；“导热性最好”——是金属铜的10倍。

刘忠范院士从石墨烯的概念和结构讲起，介绍了石墨烯在电子信息、光通信、能源、生物医药、节能环保、航空航天、国防军工等领域广阔的应用前景，他说：“石墨烯有太多的可能性，它正逐渐地走进人类的生活。” 刘忠范院士讲述了石墨烯的分类与制备方法，并着重阐明了石墨烯新材料产业发展的挑战和现状，他说，低成本规模化制备技术，低成本批量剥离转移技术，单层基元材料到实用宏观材料的过渡和性能传递方法，复合基体材料中的分散技术，不可替代的杀手锏级应用等等，都是石墨烯产业化之路面临的挑战。

结合自己团队在石墨烯材料制备方法和技术突破应用上的持续探索，刘忠范院士指出，石墨烯是由制备决定未来的产业，但当前石墨烯材料的研发现状与理想还相差甚远。他说，理想的石墨烯薄膜是完美的二维单晶，而现实常是由单晶碎片堆积起来的富含缺陷的多晶薄膜，就像一件缝补起来的破衣服。“所以，作为一种新型材料，石墨烯材料的发展现状是理想很丰满，现实很骨感。”刘忠范院士风趣地说。

“发展石墨烯产业绝非一朝一夕的事情，需要国家意志、产学研协同创新和长期不懈的努力。”刘忠范院士指出，“只有把石墨烯材料做到极致才能有望形成真正的产业，而这就需要真正的工匠精神和匠人，让更多的心躁动起来想做事，让更多的人安静下来能做事，从而去填补从理想到现实的巨大鸿沟。”

课上，刘忠范院士通过一些有趣事例，启发同学们对科学的兴趣。

他提到，作为有可能带来颠覆性材料革命的新材料之王，石墨烯竟然是“用胶带撕出来的”。2004年，英国物理学家安德烈·海姆和他的学生用一片胶带去粘另一片胶带上的石墨，再撕下来就可以让石墨片变薄，最终剥离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人因此共同获得诺贝尔物理学奖。刘忠范院士说，其实，根据早期的相关理论，石墨烯是不能稳定存在的。“但是，理论上不存在的东西，物理学家们努力去做，而且最后做出来了，这说明对科学研究来说，需要强烈的好奇心和探索的勇气，不要人云亦云。”刘忠范院士说。

刘忠范院士还为大家讲述了自己留学时代的故事，他说，当初因为研究的需要，经常会用胶带撕石墨。“我撕完就扔掉了，人家拿着它接着撕，最后就拿诺奖了。”通过自己的这个故事，刘忠范院士告诉同学们，做研究需要一根筋，但是也不能完全一根筋，有的时候，换个思路，换个角度，就会出现意想不到的突破。

在授课最后，刘忠范院士说：“不能只关注现在，否则你会丢掉未来，石墨烯产业尤其如此。而对于做这方面工作的团队来说，你也不能只关注未来，否则很难走到未来。”他还勉励同学们，永远不要给自己设置天花板，要超越自己，勇敢前行。

南开大学材料科学与工程学院2020级本科生查理说：“刘院士的讲座深入浅出，不仅专业，而且趣味，让我不再局限于课本上片面的单层石墨的介绍，使我对石墨烯的学习研究有了更大的兴趣，也让我充分认识到了科研转化为实际应用的重要性，我要像刘院士说的那样，‘真正做点有用的东西，不是上书架就是上货架’。”

听到刘忠范院士“永远不要给自己设置天花板”的勉励，南开大学材料科学与工程学院2019级硕士研究生刘超受到了很大启发，他说：“不是由于有些事情难以做到，我们才失去自信；而是由于失去自信，有些事情才难以做到。面对科研生涯中的种种困难，我要勇敢地迎上去。”

《材料科学机遇与挑战》这门课是南开大学材料科学与工程学院于今年初开设的“名师引领”通识课，课程着眼新材料研究前沿，邀请材料科学领域院士名家，以通俗易懂的方式，向本科生讲授材料科学的新进展和前沿技术、材料科学发展机遇与挑战。（津云新闻记者段玮 天津日报记者姜凝 通讯员付坤）

“院士天团”讲授材料科学 南开课堂秒变“追星”现场

3月26日，南开大学材料科学与工程学院2021级“双一流特色班”本科生钟云彦正在上“材料科学机遇与挑战”通识选修课。

屏幕的另一端，倾情授课的是远在上海的中国科学院院士、东华大学材料学院院长朱美芳教授，她正以“纤维材料 历史与未来”为题，讲授魔术般的纤维世界。

“一般来讲，纤维的直径大概100微米，我们女生的头发丝直径大概80-100微米”“我们的衣服不仅更舒适，而且会更智能”……课堂上，朱美芳院士用一些生动的例子把晦涩的概念化为通俗易懂的模型，让本科生同学更易理解与掌握。她从服装纤维史讲起，介绍了纤维的起源，并结合“高性能纤维及其复合材料碳纤维”“聚乙烯微细纤维有限次高端医用防护服”等具体研发案例介绍了纤维材料的发展现状及展望。

跟随着朱美芳院士的思路，钟云彦理解了一个又一个抽象的概念，探寻了一个又一个未知的领域，逐渐窥知着材料学科的知识体系。

“刚步入大学，从高中的数理化走进材料世界，对专业还是有点无所适从，感到焦虑。”钟云彦说，“院士们都站在研究的最前沿，课上讲的内容立足前沿、深入浅出，让我对材料科学的研究趋势和方向有了大致的了解。”

科技创新发展，材料先行。材料是当前最重要、发展最快的技术领域之一，特别是新材料产业，是战略性、基础性产业，也是高技术竞争的关键领域，对我国实施创新驱动发展战略至关重要。

为了培养更多根基扎实的材料学科基础人才，本学期初，南开大学材料科学与工程学院开设“名师引领”通识选修课《材料科学机遇与挑战》，课程着眼新材料研究前沿，集结材料科学领域“精锐之师”，以通俗易懂的方式，向本科生讲授材料科学的新进展和前沿技术、材料科学发展机遇与挑战，拓宽他们的科学视野、培养科学思维。

朱美芳院士带来的这堂课是这门通识课的第五讲，在前四堂课上，中国科学院院士、中国科学院化学研究所研究员李永舫，中国科学院院士、长春应化所学委会常务副主任陈学思，中国科学院院士、厦门大学教授孙世刚，中国科学院院士、中国科学院化学研究所研究员韩布兴紧盯学科发展前沿，分别结合各自研究领域，将新理论、新技术以及他们参与的国家重大科研项目新进展等充实到教学内容中，让同学们对材料科学有了更全面的认知和全新启示。

其中，李永舫院士围绕“聚合物太阳能电池光伏材料和器件”，重点介绍了2015年之后中国学者引领的窄带隙小分子受体、小分子受体高分子化的聚合物受体、与之匹配的宽带隙聚合物给体光伏材料的发展现状。

陈学思院士围绕“生物降解和医用高分子材料”，介绍了聚乳酸（PLA）的实际应用价值以及目前国内聚乳酸材料的产能状况，讨论了聚乳酸在骨固定器件、组织工程支架和药物载体等领域的应用现状以及优化方向。

孙世刚院士围绕“电化学科学和工程与能源材料结构和性能调控”，阐述了电化学能源材料的结构与性能的构效关系，论述了电催化剂和电极材料等电化学能源材料的结构设计和性能调控。

韩布兴院士围绕“绿色化学及绿色碳科学”，介绍了发展绿色化学和绿色碳科学对于实现化学工业持续发展、实现碳中和的重要意义，同时对绿色化学及绿色碳科学的发展趋势进行了分析和讨论。

院士们的讲解生动有趣、含金量高，这令2020级材料化学专业本科生叶姿君直呼“荣幸”，“没想到在本科阶段就能听到学科领军人物对于前沿知识的分享，真的觉得非常荣幸。” 叶姿君说，几堂课下来，她对材料学科的具体研究方向、市场前景、环境效应与可塑性等多方面有了更深层次的了解，“也让我在专业学习中对于自身未来发展有了更进一步的考量。”

而对于“蹭课”的2019级材料物理与化学专业研究生齐思铭来说，在研究生阶段课题研究方向已经确定的情况下，在院士课堂上了解到了更多领域学科前沿，开阔了视野。更重要的是，院士们看问题的方法和角度给了她很大的启发，“院士们会结合学科最新发展动态发表看法，提出可能的学科增长点，这有助于我们在研究过程中强化学科交叉融合，产出更多原始创新成果。”

中国科学院院士、南开大学材料科学与工程学院院长卜显和是这门课程的负责人，也是主讲人之一，在他看来，这些刚上大学的本科生们，不一定能完全听懂院士们讲授的内容，但他们会对材料科学有一个感性认知，可以建立起一个更为清晰的学科脉络，有利于深入理解与研究。

“我在南开的这40年里，曾聆听过很多院士的课程，他们的渊博学识和人格魅力对我日后开展科学研究帮助非常大。”卜显和说，这门课的开设也是师道师风的传承，要把学术接力棒传递下去。“院士给本科生上课不是大材小用，这其中的价值可能不会即刻兑现，但对学生们的影响会是深远的、潜移默化的。”

在后续课程中，中国科学院外籍院士王中林、中国科学院院士刘忠范、李灿、李玉良、俞书宏、陈军、卜显和等十余位名师还将给同学们带来一场场学术盛宴。

北京、长春、厦门、上海……这门课，跨域空间距离，让知识、精神、信念源源不断地汇聚到南开大学，印刻到越来越多的学子心中。同学们说，院士们在各自领域深耕，把科学做到极致，科学家精神在他们身上体现得淋漓尽致，深受鼓舞。作为新时代的青年，要像他们一样，不畏艰难，潜心科研，胸怀祖国，服务人民。

用科学家精神影响、感召、引领青年学子，激发他们投身科研事业的激情和自信，涵养报国情怀，这门课，更是课程思政的生动表达。（付坤）

材料领域院士名家走进南开课堂为本科生讲授通识课

近日，南开大学“名师引领”通识课《材料科学机遇与挑战》大师讲坛迎来第三讲，中国科学院院士，长期从事电催化、谱学电化学和能源电化学研究的孙世刚教授作了题为“电化学科学和工程与能源材料结构和性能调控”的讲座。本次讲座以线上方式举行。

《材料科学机遇与挑战》是南开大学材料科学与工程学院于今年初开设的首门“名师引领”通识课，课程着眼新材料研究前沿，已邀请李永舫、陈学思等材料科学领域院士，以通俗易懂的方式，向本科生讲授材料科学的新进展和前沿技术、材料科学发展机遇与挑战。

课堂上，院士们还通过分享科研经历和学术经验，与学生进行交流对话，为学生们的成长提供建议，对于学生自身未来发展，以及将自身价值与国家社会发展要求结合起到了积极的领航作用。

材料化学专业2020级本科生查理第一时间就幸运地“抢”上了这门课。“对于我们本科生来说，能听到院士名家来讲课，真的很高兴。”查理说，“课上院士们不仅介绍了领域发展情况，还介绍了相关机理，以及社会上的生产使用情况，使我对材料学科的理解更系统化了，对自己的专业也更有信心。”

课堂内容启发思维，课堂氛围轻松活跃，这门“名师引领”通识选修课从2月26日开讲以来，除了学院相关专业的本科生选修外，每讲都吸引了众多青年教师和硕博研究生前来旁听，这其中就包括讲授《材料物理》课程的朱剑教授。

“我旁听的是陈学思院士的生物降解和医用高分子材料那一讲，除了领略了院士的风采，最重要的是，通过陈院士的课堂，让我们青年教师学会了如何用生动通俗的语言给同学们讲授新材料的基础知识和研究前沿，”朱剑说。

据了解，后续课程还将邀请韩布兴、李玉良、陈军、卜显和等校内外十余位材料科学领域院士走进南开大学的课堂，给同学们带来学术盛宴，帮助同学们拓宽科学视野、培养科学思维、孕育学术理想，增强同学们自觉思考和探究知识的动力，培养解决复杂问题的综合能力和高级思维。材料科学与工程学院也将在学校支持和教务处指导下，继续积极推进“名师引领”课程的设计论证，推动大师讲坛常态化、制度化。

“名师引领”通识课是南开大学为深化本科教育改革推出的一类“重磅”通识选修课程，设置初衷是邀请学科领域的顶级专家走进南开校园亲自授课，让初入大学校园的本科生与院士名师面对面，在大师学问精神的引领下拓宽视野、启迪心灵、孕育理想，树立远大志向，追求卓越人生。（付坤）