密码:

于原子世界“精雕细琢” 以科技情怀反哺桑梓

访九三学社社员、昆明理工大学教授蔡金明


人物简介:

蔡金明,政协云南省第十三届委员会委员,九三学社云南省委员会委员,昆明理工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。获国家引进海外高层次人才、云南省引进海外高层次人才、云南省中青年学术和技术带头人、九三学社中央脱贫攻坚民主监督先进个人、云南九三青年科技创新英才称号等荣誉。

围绕石墨烯等低维纳米材料研究近20年,包括石墨烯原子制造与表征、表面化学反应机理研究、石墨烯应用开发及产业转化等。发表学术论文140余篇,拥有7项国际专利,授权和受理200余项中国专利,参与2项国际标准、1项国家标准的制定,主导多项团体和企业标准的制定。主持国家、省部级科研项目经费3000余万元;连续多年入选全球顶尖前10万科学家排名。

近日,国际顶尖期刊《Angewandte Chemie International Edition》发表了昆明理工大学蔡金明教授团队的一项突破性成果:他们创新性地利用表面化学“多米诺环化反应”,首次在原子尺度实现纳米石墨烯结构的精准调控。这项研究不仅攻克了传统合成技术的瓶颈,更揭示了石墨烯电子特性的深层奥秘,为下一代高性能电子器件铺就基石。

而这,只是蔡金明教授二十年如一日扎根低维材料研究的一个缩影。作为九三学社社员、云南省政协委员,他始终践行着“学研产用四极融合”的理念,将科研论文写在祖国大地上,将科技成果注入产业脉搏中。

从苍洱学子到顶尖学者:一路求索的“原子匠心”

1980年生于云南大理的蔡金明,自幼浸润于“文献名邦”的崇学氛围。“大理的山水让我学会专注。”他回忆道。这份专注将他送入北京大学物理系。在燕园,他经历了学术生涯的首次淬炼:“物理系对学生的要求非常高,专业课不能有不及格,如果不及格就必须跟随下一年级重修;如果还不能及格,就拿不到毕业证和学位证。那四年,我每天早上六点起床,六点半到图书馆占位学习,一直学到关门。关门后,我还会到教学楼学习一会儿,直到12点才回宿舍。”北大严苛的学风锻造了他“直面挑战、永不言弃”的科研品格。

2004年,英国科学家发现石墨烯的消息震动学术界。彼时正在中国科学院物理研究所攻读博士学位的蔡金明,敏锐地捕捉到这一材料的革命性潜力,在导师高鸿钧院士指导下开启了石墨烯研究之旅。2008年,博士期间的蔡金明赴美国橡树岭国家实验室访学。二战时期沿用至今的科研设备令他震撼:“70多年稳定运行,靠的是极致维护。这让我反思国内科研设备的可持续管理。”次年博士毕业后,他前往瑞士联邦材料与技术研究所从事博士后研究。瑞士五年,他仅发表两篇第一作者的论文,一篇《Nature》,一篇《Nature Nanotechnology》。“瑞士科研不求快,但求深。慢工出细活,才能真正突破前沿。”这种“坐冷板凳”的精神,成为他日后治学的内核。

回归红土高原:科技报国的云南实践

2014年,蔡金明响应国家海外引才计划回国。面对北上广深多所高校的邀约,这位云南大理子弟毅然选择扎根家乡:“当时昆明理工大学校领导一句话打动了我:你是云南人,为何不回来建设家乡?”次年,他双轨并进:在昆工组建科研团队,在东莞创立科技公司,决心让实验室里的石墨烯走向产业应用。

石墨烯作为目前导热最佳、导电最好、厚度最薄,强度最高的一种二维材料,其在热管理、新能源和柔性传感等领域都有着广泛的应用。蔡金明带领的团队聚焦石墨烯的“原子制造”,在超高真空环境中,像雕刻艺术品般操控碳原子排布。“石墨烯是导热冠军、电子高速路,更是轻如蝉翼的‘多功能材料’。”蔡金明解释道。

“新材料产业化没有捷径,必须学研产用四极融合。”在蔡金明看来,昆明理工的学术平台奠定“学”的根基,引领技术前沿,产业团队持续研发新产品(研),实现规模化生产(产),而市场验证最终价值(用)。他带领团队围绕石墨烯三大特性——最佳导热性、最高电子迁移率、超大比表面积展开机理研究和应用攻关。

当5G时代手机散热需求爆发,他们开发出超柔高导热石墨烯导热膜,被小米、中兴等手机、平板以及智能眼镜采用;面对算力芯片的散热挑战,他们研发出石墨烯热界面材料,已应用于当前主流的算力芯片散热。“我们安宁基地利用云天化的硫酸循环体系实现零排放,水富工厂依托向家坝绿电完成高温烧结——这才是真正的绿色制造。”蔡金明的话语中透着产业人的务实。

当科技工作者将理想扎根大地,最精微的原子,亦能迸发改变世界的力量。如今,蔡金明团队的石墨烯产品已经被小米、华为、中兴、蔚来、吉利等企业广泛应用,产品也用在了手机、平板、笔记本电脑、电动汽车、算力芯片和卫星等的热管理方案上,这些产品都获得了多家终端头部客户的应用与认可。“在新材料领域,让实验室成果走进千家万户,才是科技工作者的终极使命。”蔡金明说。

面对AI算力爆发的新机遇,蔡金明目光如炬:“芯片散热需求呈指数级增长,石墨烯热管理材料又将迎来黄金时代。而云南的绿电优势与区位辐射力,正是我们驰骋新质生产力赛道的底气。”

九三情怀:参政议政与科普薪火

2017年,在现任九三学社中央委员、中国科学技术大学教授陆朝阳引荐下,蔡金明加入九三学社。“九三前辈们‘两弹一星’的奉献精神,正是科技工作者的灯塔,也与我志同道合。”他更自觉地将科研使命与社会责任交融。

作为云南省政协委员,他撰写的信息《协调资源推进新能源电池产业高质量发展》被列为省政协常委会书面讨论材料;《合理利用公共活动空间促进全民健身》的提案重点关注基层治理。他更多年坚持参与“百名专家科技进校园”活动,足迹遍及红河哈尼族彝族自治州、昭通市等偏远县乡。

“在红河中学讲完石墨烯神奇特性,孩子们追着要签名合影,那一刻我看到了科学火种的传递。”蔡金明始终记得,红河一中那一届听讲座的孩子高考成绩非常好,甚至出了省高考状元,“虽然只是一次讲座,但我很高兴科普的种子已种在他们的心间。”

如今蔡金明身兼多职:带领80余人科研团队攻关基础前沿,管理千吨级石墨烯生产基地,为全球头部企业提供材料解决方案。当被问及对青年九三社员有何寄语时,他的答案却异常简单:“如果用一个词形容,就是‘坚韧’。石墨烯研究二十年,产业化十年,没有持之以恒的定力,不可能实现全链条突破。”这句话亦是他二十年科研路的注脚——从大理少年到石墨烯拓荒者,从实验室的原子显微镜到工厂的万吨生产线,他始终以科学家的严谨坚韧雕琢材料,以实业家的拳拳热忱反哺乡土。(撰稿:云南政协报记者张音笛、张莹莹  通讯员:九三学社云南省委会宣传部广耀颖)