《京华陕北人》讲陕北人的故事！第54期 石墨烯专家 郭守武

郭守武：掀起一场新能源革命

郭守武，男，1964年10月出生，上海交通大学教授，博士生导师。1985年在延安大学获得化学专业学士学位， 1991年在中科院福建物质结构研究所获得物理化学硕士学位，1999年在以色列魏兹曼科学研究所获得材料化学博士学位。1999至2005年间，先后在美国明尼苏达大学、西北大学做博士后及研究员，2005年起先后在华东理工大学及上海交通大学担任教授。为中国科学院“百人计划”、上海市“浦江人才计划”、江苏省“双创”人才。

郭守武教授主要从事石墨烯及其衍生物相关的关键科学和技术问题研究，作为项目负责人主持/完成了国家863计划、973计划前期研究专项、国家自然科学基金重点项目及面上项目等国家级项目6项。发表SCI论文70余篇，其中影响因子大于6的20余篇，单篇最高他引900余次，论文他引总计3000余次。他负责研发推出的高质量石墨烯基锂离子电池“烯王”突破多项科学和技术难题，有望带来锂离子电池产业的变革，并推动新能源汽车、无人机、可穿戴设备、海洋工程等众多领域的发展。

多年前，因工作的原因我曾采访过多名院士，这些科学家给人的感觉总是那么谦逊，那么温和，这些托起共和国脊梁的人不仅学术水平高，而且涵养好。眼前的这位科学家——上海交通大学电子信息与电气工程学院博士生导师、上海碳源汇谷新材料科技有限公司首席科学家郭守武教授也是这样的人。他走过千山万水，从老家佳县出发，在延安上大学，在福建读研究生，再到以色列、美国深造，然后回国在上海交通大学从事教学、科研工作，但一口家乡话不变，与他交谈时令人倍感亲切，质朴是他人生的底色。

近期，“京华陕北人”连续推出三位佳县籍的精英，他们都在各自的专业领域成为翘楚，熟悉佳县的人喜欢用“人杰地灵”这四个字来形容陕北的这个地方。他们都是佳县的骄傲，我曾在一个网络上看到有佳县人留言说：“‘昂米’佳县真是一块宝地，培养出这么多优秀的人才。”

是的，郭守武教授正是佳县的优秀儿女，甚至整个陕北都为他感到骄傲。

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1964年10月出生于佳县的郭守武的父母都是地地道道的农民，生活在乌镇一个叫郭家畔的小山村。作为兄弟姊妹五个中惟一的男孩，郭守武从小便得到父母更多的宠爱。开明的父母没有把家里的收入用来修窑洞盖房子，而是攒下钱供郭守武上学，他们认为孩子只有读书才会有出息。郭守武也没有辜负父母的期望，从小就学习十分刻苦，成绩也非常优异。

在乌镇中学上高中的时候，有一次，老师布置的数学作业，郭守武是两个班同学中惟一一个全做对的，令数学老师高照学非常高兴，给了郭守武很高的评价。这一次的经历让农村来的郭守武更加自信，让他在学习上充满了向上的追求。

1981年，郭守武高中毕业后从佳县的乌镇中学考到延安大学化学系。“延安大学当时的学习氛围非常浓厚，‘老三届’还没有毕业，带动了延大良好的学风。而我们81级化学系的58个同学，后来有9个人走上了出国留学、深造的道路。”

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从延安大学毕业后，郭守武留校担任老师三年。如今回想起那段年轻的岁月，郭守武说在延大学习、工作的那七年是他人生中最关键的时期，积淀了他的专业知识，为日后的发展打下了良好的基础。

一个农村的孩子，从山村里走出来考上大学并在大学里当老师，这在今天许多人看来都已是令人羡慕的履历，更何况在上世纪80年代。但郭守武却并不满足，他觉得自己应该去追求更大的人生价值。于是，他决定考研。然而，第一年郭守武却以2.5分之差落榜，陕北人骨子里的不服输的精神让郭守武在遇到挫折后更加坚定了要读研究生的决心。

苦心人，天不负。1988年，郭守武顺利考上了中国科学院福建物质结构研究所的硕士研究生，开启了他从事学术研究的大门。

1991年，郭守武取得物理化学专业硕士学位后，被分配到北京，在国家建材局下属的一家研究所工作。延续在延大任教不满足的话题，在外人看来，郭守武已经非常令人羡慕，但他对自己人生的定位仍热是继续深造，追求更高的成就——读书、做学问。

1993年11月，在同学的推荐下，郭守武顺利地拿到以色列魏兹曼科学研究所的录取函，并且在1994年6月来到以色列。

2018年5月9日，在上海交大郭守武教授办公室对他采访的时候，郭教授说：“大家都说犹太人聪明，其实聪明是因为有长时间的学习和准备的结果。”他认为，犹太人对科学认真、严谨、务实的态度给了他后来做研究很大的影响，尤其是他的导师MeirLahav教授，更是他人生的榜样。

在以色列刻苦攻读五年后，郭守武拿到了博士学位，成为一名材料化学方面的专家。

有了在以色列的学习经历，让郭守武顺利来到美国，1999年到2003年，郭守武先后在美国明尼苏达大学化工与材料学系和美国西北大学化学系做博士后研究。

经历了海外的锻炼和成长后，郭守武觉得自己应该回国报效祖国，而此刻，郭守武身上已具备了犹太人科学严谨的作风和美国人开放创新的精神，他后来的研究工作正是在这两种气质的影响下展开的。

2006年，郭守武进入华东理工大学工作，2007年，郭守武来到上海交通大学。

回国后的郭守武一头扎进实验室，开启了对石墨烯相关材料的研究。

“我关注石墨烯很长时间了，从两位俄罗斯来的英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫两位诺贝尔物理学奖获得者发表的第一篇文章开始，我就认真地读过。”

石墨烯作为新材料的优异性能，有目共睹，它是一种由碳原子SP²杂化键合而成的六方对称的单原子层二维碳材料，具有优异的光学、电学、力学特性的材料，在材料学、微纳器件、能源材料与器件、生物医学和药物传输等方面具有广泛的应用前景。前面郭教授提到的英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫正是因为用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，而共同获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

石墨烯材料如果取代硅，有望让计算机处理器的运行速度快数百倍；石墨烯有望引发触摸屏和显示器产品的革命，制造出可折叠、伸缩的显示器件；石墨烯强度超出钢铁数十倍，有望被用于制造超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣等。

石墨烯具有单原子层结构特征，厚度仅为0.34纳米，也就是3.4埃，而要得到这样一种二维晶体材料，目前只有三个路径：一条途径是石墨剥离；第二种方式是化学气相沉积方法；第三种途径是氧化石墨烯还原法。无论通过何种方式，制备石墨烯的难度依然很大。虽然性能优异，但因受制于制备和操纵等技术瓶颈，自发现后的很长时间，石墨烯一直停留在实验室阶段，工业化生产发展十分缓慢。

为了寻找通过氧化石墨烯还原法制备石墨烯的还原剂，郭守武和他的整个团队花了大概近一年时间，经过众多验证，最终将目标锁定在维生素C。

利用维生素C作为还原剂，可实现高品质、低成本的化学还原氧化石墨烯的制备，从而突破了石墨烯大规模制备的瓶颈，成为石墨烯产业化应用和推广的基础。试验成功后，引起了国内外的关注，大家都很高兴，但只有郭守武一如既往的低调，他认为未来的道路还很漫长，科学家不应该停留在已经取得成就上，而是还要不断深入研究。

成功的背后一定是汗水在铺路。郭守武回忆起当初起步时候的艰难，动情地说：“在大众眼中，科研是高尚的，可背后的艰辛却少有人关注。实验最需要持续的资金投入，最初的时候，我只有150万元经费，实验室从零开始，每一个玻璃杯都要花费购买，为了跑经费，碰过很多壁。”这些他都默默承受了下来。郭守武说：“我永远记得这个日子，2013年12月16日，在北京国贸的17层高楼上，有一家投资公司看中了我们的技术。”投资公司的老总对郭守武说，他虽然不懂石墨烯，但是懂他这个人，当场转账500万。

2016年7月8日，由郭守武教授研发的世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”在中国研发成功。这款石墨烯基锂离子电池产品可在-30℃—80℃环境下工作，电池循环寿命高达3500次左右，充电效率是普通充电产品的24倍，15分钟之内就可以完成充电。郭教授说，“烯王”的推出突破了国际上对“碳包覆磷酸铁锂技术”的技术屏障，将带来整个电池产业的变革，他们突破了国外的技术封锁，拥有了自己的专利。

采访郭教授的时候，他送我们每人一个“烯王”充电宝，这些天，我出差时候也真正感受到它超强的充电速度。

国家发展改革委能源局原局长徐锭明对石墨烯颇为推崇，他曾在接受媒体采访时候说：“能源革命需要新材料，新材料推动能源革命。能源革命需要石墨烯，石墨烯推动能源革命。”在上海交大郭教授的实验室，各种我们根本叫不上名字的仪器正在不断运行着，做着各种实验、测试。可以说，因为有了郭守武这样一大批人，让中国在石墨烯技术上居于世界领先水平。

就在郭教授带我们参观他的团队的实验室的时候，他介绍说，由他担任主任的“榆能集团—上海交通大学煤基高纯碳工程技术研发中心”在2017年6月2日举行了揭牌仪式，榆能集团依托郭守武教授的团队，为榆林煤炭资源优质利用，在煤基高纯碳及其复合材料的研究和产业化领域开展技术研发、成果转化、应用推广及人才培养等工作。我相信，这就是陕北骄子郭守武对家乡的发展最真实的关心与行动。