【人物專訪】電化學儲能材料翹楚——專訪吳乃立教授

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5/4(六)吳乃立教授主講:「電池儲能與鋰離子電池的挑戰與技術發展」

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臺灣大學化學工程學系 吳乃立 特聘教授|來源:講師提供

採訪、撰文|周書瑋

審訂|吳乃立 教授

近年來電動車逐漸普及,帶動全球電池產業鏈和相關能源技術發展,業界和學界爭相投入電池和替代性能源開發。今天的人物專訪邀請到電化學儲能材料翹楚——臺灣大學化學工程學系吳乃立教授,分享他的求學和研究生涯,以及對年輕學子的學習和生涯建議。

 

要唸書就一口氣念完,畢業後才能全力打拚

吳乃立自美國學成回臺後,就一直任教於臺大化工系。最初有感於節約能源的重要,他投入超導體材料研究,但由於超導材料應用溫度仍然偏低,離實際應用仍有一段很大的距離,經過思考後發現儲能材料諸如超高電容器的重要性與發展潛力,且國內外研究超高電容器的專家不多,接下來幾年更進一步跨足應用範圍更為寬廣的鋰離子電池研究。目前,吳乃立的實驗室著重電極新材料開發,90%的資源投入鋰離子電池研究,剩下10%則與超高電容器相關。

攤開吳乃立的經歷,不少人會對他大學畢業直攻博士感到訝異,畢竟那個年代學士畢業後直接出國,甚至直接讀博士並不常見,這全是因為當時老師的一句話:「要唸書,就一口氣把它唸完,不要拖拖拉拉的,唸完之後才能無後顧之憂地全力打拚。」這樣果斷的時間安排,讓吳乃立用僅僅四年半的時間跳過碩士直接拿到博士,比一般人少了將近兩年。「我不喜歡輸在起跑線,所以我把自己的客觀條件準備到最好去跟人競爭。」吳乃立的這句話頗發人深省,也是支持他直攻博士,並在化工領域孜孜不倦的動力之一。教學生涯中,吳乃立也遇過學生碩士班畢業後選擇先到業界工作,幾年後發現業界不像學術研究有挑戰性,想回學校讀博士班,卻因已結婚生子,且博士班學生的薪水遠比不上原本在業界的待遇,這些回頭想讀博班的學生們最後都放棄了。

 

對研究的熱愛,求新求變且堅持不懈

被問及是否曾在研究路上遭遇挫折想放棄?他非常堅定地搖頭。作為全世界第一位使用X光穿透金屬,剖析鋰離子電池充放電內部材料變化的電池化學專家,吳乃立很自豪地表示,研究經歷過瓶頸,也遇過許多困難和挑戰,但憑藉著對學術研究的熱愛,越是碰到挑戰,他越想要親自克服,即使過程曠日廢時,他仍堅定且耐心地尋思解決方案。這項發明問世之前,沒有人想過能穿透金屬觀察電池內部物質變化,但這是他的夢想,有很長一段時間他想不到該怎麼做,和同事討論也得不到可行的建議,直到某天看到同步輻射中心用X光做實驗,靈機一動地決定善用X光對金屬極強的穿透力來觀察電池內部物質在充放電過程中的變化。他立刻詢問中心人員,嘗試了幾次卻以失敗收場。幾年後的某一天,他突然靈光乍現,換個角度思考,問題立刻被解決,就這樣吳乃立用了五年的時間,成為世界第一個用放射線觀察電視內部物質變化的人。吳乃立期許自己每三至五年完成一項創新發明,讓自己成為電池和能源領域的先驅,這背後支持他的,是對科學研究的熱忱、耐心和堅持。

 

適才適性,幫助學生找到適合自己的路

吳乃立認為「認識自己」至關重要,像是國高中生可以問自己喜歡理論或實作研究?認識自己才能找到合適的研究和生涯發展方向。高中時,他發現自己需要投入相當的心力研讀數學,但在準備化學考試時卻得心應手許多;大學時,有機和無機化學雖然都表現不錯,但在無機化學上更能快速舉一反三,因此使他更加確定無機化學的研究之路。

在評估是否要接受大專生加入實驗室時,吳乃立通常會調閱學生成績單,並不是為了看學生成績好壞,而是瞭解學生各科目的相對表現,再綜合和學生的對談後,讓學生在最適合的領域發揮長處。舉例來說,在指導學生進行專題研究時,吳教授發現有些學生在進行實驗時,不能靈活舉一反三,和學生深聊後才發現,該生適合做理論研究,卻被父母要求唸材料科學;有一位學生讀的雖是化工系,卻在工業管理和財經修課方面表現出色,吳乃立鼓勵該生和父母討論未來發展方向,畢業後他在臺灣學了一年德文,到德國亞深讀工業管理並有很好的發展。吳乃立也援引紅海與藍海理論,強調與其投入熱門戰場和眾人殺紅眼,不如海闊天空地在藍海裡走出自己的路。

 

自我學習,持續主動學習新知

吳乃立除了鼓勵學生認識自己,也再再強調「自我學習」和「主動學習」的重要,一旦掌握自學學習的能力,不論進入什麼領域,都能快速充實自己並跟上該領域的發展腳步。吳乃立要求學生加入實驗室後,必須懂得自己找到適合研讀的參考文獻,直接請他開書單的學生會被認為太過被動,如果學生主動找文獻後請他確認文獻是否符合研究方向,他才會給予建議和指引。對於有志投入電池研究的同學,吳乃立建議及早奠定數學、物理和化學基礎,從基礎中找到有興趣的領域,並自主加強訓練、培養深度知識。當一個人能自己尋找所需資訊、主動學習,就能不斷進步,並成為該領域的頂尖。

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