李開喜：多孔炭材料研究的“領頭雁”

隋萌　劉娜

近日，山西煤化所李開喜研究員被中國科學院大學授予“領雁銀獎·振翅獎”，以表彰他在2023年度教學科研工作中的杰出表現。中國科學院大學于2020年特別設立“中國科學院大學領雁獎”，旨在進一步激發教師立德樹人的積極性和創造性，成為“有理想信念、有道德情操、有扎實學識、有仁愛之心”的優秀老師。本次獲獎也是山西煤化所研究生指導教師首次榮獲該獎項。3月12日，《科學導報》記者走進山西煤化所，近距離了解這位深耕炭材料30年的科技工作者。

為打破壟斷 甘坐科研“冷板凳”

李開喜，博士生導師，山西煤化所研究員，中國科學院炭材料重點實驗室課題組組長。主要研究方向為特種多孔活性炭如超級活性炭、球形活性炭和活性炭纖維等的基礎研究和應用。

在李開喜研究員的辦公室里，擺放著琳瑯滿目的多孔炭材料制品，有大小不同、顏色各異的酚醛樹脂球、超級活性炭、球形活性炭等樣品，也有血液灌流器、慢性腎不全用劑等應用于醫療領域的產品，他一邊向記者介紹這些產品的用途，一邊回憶著研制它們的艱辛歷程：“我1995年來到煤化所，30年來就干了這一件事——研究多孔活性炭材料。別人都去研究熱門材料時，我一直堅守在自己的領域，這些就像是我的孩子，這些年，再苦再難我也沒想過要放棄。”

多孔炭材料作為重要的吸附材料，應用范圍廣泛，幾乎滲透到所有的領域，可以被賦予新的光、電、磁等各種功能。特別是球形活性炭，它在諸如神舟飛船、天和核心艙、化學激光、防化服、核潛艇等軍事國防領域和諸如芯片制造、化學傳感器、血液凈化等民用高科技領域發揮著重要作用。

“球形炭材料我國曾一度依靠進口，20世紀90年代被斷供，我們面臨著‘無米下鍋的窘境，嚴重影響我國國防安全和國家國民經濟的順利開展。”李開喜回憶道，“從那時起，我就決定坐穩活性炭研究的‘冷板凳，往小了說是為爭口氣，往大了說就是為了服務國家大戰略?！?/p>

功夫不負有心人，在李開喜和同事們的不懈努力下，終于突破了特種多孔炭如超級活性炭和球狀活性炭等的技術和裝備“難關”，為國家“863計劃”作出重大貢獻。2008年，李開喜主持建成了國內首條超級活性炭的30噸/年連續化生產線，2015年建成了國內到目前為止唯一一條以瀝青為含炭前驅體的20噸/年球狀活性炭生產線，所生產的產品性能與國際水平同步。至此，徹底打破了國外技術封鎖、夯實了自主創新之基。

持續深耕 提高產品附加值

目前，國家對環境保護日益重視，環保領域迅猛發展，新能源汽車的發展勢頭也愈發強勁，為多孔活性炭材料提供了良好機遇。多孔炭材料中，目前主要的高端材料為活性炭纖維、球形活性炭和超級活性炭三大類，三者尤以球形活性炭制備難度最大。

球形活性炭屬高科技、高附加值產品，其制備需要多學科的知識，目前歐美等發達國家在炭球制造技術方面已完成大型化、自動化、連續化、無公害化制造體系，做到了品種的專用化和多樣化。我國仍然存在產品性能可控性差、生產規模小、資源浪費等問題。面對球形活性炭這一關鍵性、基礎性材料，亟需突破其規?；苽浼夹g。

焦化行業產生大量低值的煤瀝青副產品，如何使其高附加值化一直是各方關注的焦點，李開喜通過多年研究發現利用其灰分低、殘炭率高等特點而制備的多孔電極炭，可用于電化學儲能等新興能源領域。然而煤瀝青高溫成炭過程中需經歷液相炭化，故對其微觀形貌和孔隙結構的調控極其困難，加之稠環分子的反應惰性又使其炭產品表面化學性質難以裁剪。

近年來，李開喜研究員及其帶領的702課題組科研團隊，通過對瀝青分子精準設計，無模板構筑了一系列納米結構電極材料，組裝了高性能柔性全固態電容器和非對稱電容器，實現其能量密度和循環穩定性的顯著提升，且交聯自組裝策略還成功應用于瀝青基球形活性炭生產線上，取得了基礎和應用雙突破，為探索大規模電化學儲能電極材料的低成本制備開辟了新的視野，并得到了國家自然科學——山西省低碳聯合重點基金和山西省煤基重點科技攻關項目的支持。

李開喜說：“我很享受工作的狀態，我的生活大多數時候就是單位和家的‘兩點一線，所有的事情我都愿意親力親為，只有這樣，我才能看到實驗過程中的細微變化，獲得第一手資料，習慣了自己動手，停下來反而渾身不自在。”

嘔心瀝血 當好團隊“領頭雁”

習近平總書記指出，科技自立自強是國家強盛之基，是國家發展的戰略支撐。當前，我國正從科技大國向加快建設科技強國邁進，培養造就一批具有國際水平的戰略科技人才、科技領軍人才、創新團隊，對于我們深入實施創新驅動發展戰略、全面建成社會主義現代化強國具有重要意義。

30年扎根炭材料行業，李開喜研究員獲得多項科研成果：在國際學術刊物發表論文92篇，獲得授權發明專利130項。同時也承擔了更多社會責任：他身兼《新型炭材料》編委，中國科學院（山西）炭材料重點實驗室、山西省能量轉換與存儲材料重點實驗室學術委員會委員，山西省新興產業領軍人才，國防科工委評審專家，國家科技部國家獎和國際合作項目以及國家基金委評審專家數職。他還獲得中國科學院朱李月華優秀教師稱號。

年近花甲未伏櫪，仍向后輩寄深情。在自我提升的過程中，李開喜研究員甘當人梯，從未間斷對后輩的培養。他所在的炭材料重點實驗室的前身是中國科學院山西煤炭化學研究所炭材料研究室，創建于1962年，是我國最早從事新型碳材料研發的機構之一。自實驗室建設以來，相繼承擔了來自國家科技部、國家自然科學基金委、總裝備部、國防科工局、中國科學院、山西省科技廳、太原市科技局、企業橫向委托等多項研制任務。2002年，李開喜擔任實驗室702課題組組長，在他的帶領下，702課題組在高性能炭材料的研究方面獲得多項研究成果，在一些重要研究方向已達到國內領先或國際先進水平。

李開喜說：“在我的團隊中，一直把人才資源開發放在科技創新最優先的位置，在人才培養、引進、使用等機制上，我們也在不斷改進，注重培養一線創新人才和青年科技人才，因此也培養出一支高水平的創新團隊?！痹谒闹笇?，畢業了碩士研究生16人、博士研究生18人。

“中國的科技發展依然任重道遠，我將一如既往從國家大戰略出發，盡個人微薄之力，和大家一起把炭材料事業搞好，完成好我們這一代人的歷史使命?！崩铋_喜如是說，亦如是做。他的經歷，正如其工作服背后所繡的八個字“科研很苦 堅持很酷”。