付宏刚(付宏刚 joule)

## 付宏刚:在分子世界里“搭积木”的人

在哈尔滨工业大学的实验室里,付宏刚教授常常凝视着那些肉眼无法看见的分子结构模型。对他而言,这些由碳、氮、氧等元素构成的微观世界,就像一盒盒形态各异的“积木”。而他的工作,正是在原子尺度上,以惊人的精确度“搭建”出具有特定功能的新材料。这位深耕材料化学领域三十余载的科学家,用他独特的“积木哲学”,在能源转换与存储的战场上,悄然改变着世界的能源格局。

付宏刚的“积木游戏”始于对碳材料的重新想象。传统碳材料如同散乱的积木块,性能受限。他率先提出“杂原子掺杂”策略——如同在木质积木中嵌入金属连接件,通过向碳骨架中引入氮、硼、磷等异类原子,精确调控其电子结构。这项创新让碳材料从导电“平庸者”蜕变为催化“多面手”,为高效燃料电池和金属-空气电池找到了关键电极材料。他主导开发的系列掺杂碳基催化剂,性能比肩贵金属铂,成本却大幅降低,如同用普通积木搭出了不逊于专业模型的效果。

然而,单一材料如同只有一种形状的积木,创造力有限。付宏刚将目光投向更复杂的“组装艺术”——构建异质结。他将两种不同半导体材料在原子层面精准结合,就像巧妙拼接乐高积木的凸点与凹槽,在界面处形成独特的内建电场。这项技术显著提升了光生电荷的分离效率,他团队研发的多种全解水催化剂,将太阳能转化为氢能的效率推向新高度,为清洁氢能经济铺就基石。

付宏刚的“搭建”智慧不止于创造,更在于赋予材料“应变”的智能。他受自然界中植物叶片气孔开合的启发,带领团队创制出可动态调节孔径的智能多孔材料。这类材料如同拥有“记忆”的变形积木,能根据环境变化改变自身结构,在吸附分离、可控释放等领域展现出巨大潜力,让材料从静态工具变为动态伙伴。

从教数十载,付宏刚也将这种“搭建”哲学传递给一代代学子。他常对学生说:“做科研就像搭积木,既要有大胆想象的整体设计,又要有严谨精确的局部操作。”他鼓励跨学科碰撞,在实验室里,化学、物理、工程背景的学生们如同使用不同积木套装,共同攻克难题。他培养的百余名博士、硕士,许多已成为国内外材料领域的骨干,继续着在微观世界“搭建”未来的事业。

付宏刚的科研生涯,是一部用原子作积木、以实验室为工场的创新史诗。在追求高性能能源材料的道路上,他始终秉持“基础研究面向应用,应用研究依托基础”的理念。面对“双碳”目标的国家重大需求,他和团队正致力于让更多实验室里的“精妙积木”走向产业化,为解决能源与环境挑战提供“中国方案”。

在微观与宏观的交汇处,付宏刚继续搭建着他的材料世界。每一块“原子积木”的精准落位,都可能撬动宏观能源格局的深刻变革。这位分子世界的建筑师相信,人类可持续发展的未来蓝图,正诞生于今天实验室里每一次谨慎而富有想象力的“搭建”之中。