冯新亮：兴趣爱好是做研究最重要的推动力

冯新亮
欧洲科学院院士
德国工程院院士

作为德国德累斯顿工业大学分子功能材料中心主任，德国马普学会微结构物理研究所所长，2019年欧洲科学院院士，2021年德国工程院院士，欧盟委员会“石墨烯旗舰计划”WP功能泡沫和涂料试点项目负责人，德国合成二维材料化学合作研究中心主任，冯新亮院士目前已发表650多篇研究论文，研究成果被引用80000多次，H-index为143，并一直对科研怀抱着浓厚的兴趣，持续推动科学技术的发展！

从传统的基础研究出发，向器件集成方向持续推进

2021年，我加入马克斯·普朗克科学促进学会并担任微结构物理研究所所长。马普学会主要关注点也是基础研究领域，所以今后主要的工作还是集中在这块，这个转变不是特别大。但是，将来的布局会立足于新化学和新材料，往更高的前沿方向延伸，更加关注精准材料的制备合成及相关的物理化学性质探索，往器件集成方面推的更高更远一些。

我们的目标将会从传统的纯化学、纯材料的制备合成往特色的物理化学性质、现象研究、应用基础、终端方面推一个更高的高度。

成本是关键，高质量、量产的石墨烯目前仍是瓶颈

石墨烯的应用主要分为两部分：第一块是薄膜应用，更多的基于单层或少层石墨烯的特殊性质。另一块是粉体的宏量应用，对接复合材料、结构材料和添加剂应用等。这两大块的应用目前存在不同的问题和需求，对接的应用领域也完全不同。

石墨烯薄膜在光电子、传感器领域验证了应用前景。目前，在基础研究领域，石墨烯已经展露出了很多应用的可能；在应用研究领域，也不断有展示的产品出来，特别是在光电子传感器、生物传感器方面。目前应用的真正难点一方面和材料的成本相关，薄膜材料的最终性能与成本具有关联性。另一方面，器件集成的要求也有困难所在，器件的持久性等方面还需进一步提高。

第二块是粉体材料，即bulk materials方面。石墨烯在这方面的应用非常多，包括高分子复合材料、结构材料、能源电池、超级电容器、净化环保和防腐领域等，也具有很重要的应用价值。在石墨烯基础应用研究方面，石墨烯相关的产品在高校、科研院所和企业都有所展现，并且性能表现很不错。总的来讲，石墨烯等二维材料在应用上面显示出了其影响和附加值。

关键问题仍然是成本。高质量、量产的石墨烯目前仍是瓶颈。现在的价格偏贵，未来如果把高质量石墨烯薄膜与宏量石墨烯粉体的生产速度提升到数顿每年，大幅度减少成本，将会有应用空间与突破，可以走入人们的生活。因此，根据全球的发展情况和目前的生产能力和成本，石墨烯完全进入人们的生活还需要5-10年。

国内外石墨烯材料的学术、产业化发展没有显著的差异

在欧盟地区，学术界主要青睐新型二维材料的开发及其独特物理化学性质的研究。最近，在物理方面，魔角石墨烯和拓扑二维材料在光电磁方面的特性研究是热点。化学方面的基础研究更偏向于应用导向，例如水处理，能源器件等，这在学术和工业界都很热门。

工业界在更偏应用的研究层面，关注最多的二维材料仍然还是石墨烯，毕竟石墨烯是最典型、最早实验证明的二维材料，基础研究应用更成熟，很多企业在石墨烯制备生产、器件开发方面已经做了很多准备。

学术基础和工业应用两个板块的区别主要在于技术准备水平（TRL）。在学术界，新材料物理化学性质探索主要在开发概念验证技术，一般在TRL为1-4的较低区间工作。工业界或者两者合作的TRL一般在4-8区间。整个欧盟石墨烯旗舰计划项目的主要思想就是把石墨烯材料的TRL推得更高，比如4-8，甚至更高，最终做到产品化应用。

总体来讲，国内和国外在石墨烯材料的学术研究和产业化发展方面都有很多类似的地方，没有明显的差异，并且国内外的交流比较多，也比较同步。

打造石墨烯旗舰计划合作项目，将有助于国内石墨烯材料的发展

目前，欧盟石墨烯旗舰计划项目已经开发了石墨烯原材料、并且借助先锋项目（Spearhead Projects）进一步往产业化方向推动。例如，基于石墨烯新型泡沫材料，与德国汉莎公司合作的智能自清洁过滤装置，汉莎公司对这个项目非常感兴趣，并希望将此材料集成到其飞机上；联合德国宝马公司合作开发基于石墨烯材料的锂离子电池硅负极材料，其产业化推动也很顺利；联合德国西门子公司合作开发基于石墨烯的钙钛矿太阳能电池，这是其中的一个主推项目；联合欧洲空客公司合作开发基于石墨烯的除冰涂层材料，也是一个挺有前途的一个方向。

国内很多高校科研院所和企业都对石墨烯旗舰计划比较关注，并且与旗舰计划内部的很多负责人有交流合作，这对国内石墨烯材料的发展会有重要的影响。

寻找关键科学问题，探索、创立自己独特的研究方向

2004年开始读博士至今，积累了部分经验和感想，现与青年学者共享。第一，兴趣爱好是做研究最重要的推动力，要让自己专心下去，并意识到自己为什么要做科研。第二，要寻找关键的科学问题及方向，然后去凝练重要的科学方法和手段。基于此，再去探索、创立自己独特的研究方向，与主流大众的方向尽量做出区别。第三，做科学研究不是短时间内就能成功的，贵在坚持。在培养创造力的同时，以刻苦努力、持之以恒的精神去深入研究自己的方向，虽耗更长的时间，但会获得更大的回报。除此之外，和外界积极主动地交流合作也是非常必要的。