▲《科学中国人》封面人物：向勇
科技道路的追光者
光阴荏苒。屈指算来，距向勇全职回国加入电子科技大学已经过去了14个春秋。1977年出生于四川成都郊县农村的向勇，有着“70后”特有的吃苦耐劳、敢想敢做、敢打敢拼、韧劲十足等优秀品质。出身平凡的他坚信，唯有激流勇进，方能中流击水，凭着自身勤奋努力去闯出一片广阔天地。在科研道路上，这些优秀品质让他翻越了一座又一座高峰。
向勇自高中时代起就怀揣着科技报国的梦想。他的人生偶像是“两弹一星”元勋钱学森先生。钱老是中国科学技术大学（以下简称“中科大”）的奠基人之一，为新中国的科学研究、学科建设和人才培养贡献了宝贵的智慧和力量。在20世纪50年代，他创办了中科大力学系，并担任了20年的系主任。向勇梦想成为一名像钱学森那样的爱国科学家，学有所成后为国家和民族振兴贡献力量。这个梦想激励着他加倍努力，从高一跳级到高三参加高考，并填写了唯一的高考志愿——中国科学技术大学。人生中的第一个重大选择，向勇就把自己与未来的科研创新工作紧密地联系在了一起。幸运之神眷顾勇者，1995年，向勇成为由钱学森建议、中科大力学系设立的“材料强度与材料设计”专业的第二批学生，从此踏入了材料科学的奇妙世界。
▲向勇
在中科大，向勇选择了“结硬寨，打呆仗”的“笨”方法，每天起早贪黑，从图书馆借来大量书籍和资料，废寝忘食地研读。他寻找一切机会向老师和学长请教，摸索出学习的规律与方法，养成了非常强的自学能力。只有当远大的目标和强烈的兴趣激发出持久的勤奋和努力，才能使潜藏的天赋得以发挥。向勇一步一步成长为班级里最优秀的学生，获得了中科大学生的最高荣誉——郭沫若奖学金，毕业时，他还获得美国哈佛大学全额奖学金，赴美攻读材料科学博士学位。
哈佛大学是当今世界学术中心之一，也是很多原创科学思想的发源地。在那里，向勇师从世界著名的薄膜材料科学家约斯特·乌拉萨克（Joost Vlassak）教授，一头扎进了材料科技前沿，争分夺秒地汲取着营养。
刚到哈佛求学之初，向勇便遇到了“从0到1”的创新挑战。乌拉萨克教授把他带到一个空空荡荡的房间，不失幽默地告诉他：“这就是我们的实验室，你很幸运从头开始去建设。”作为乌拉萨克教授在哈佛招收的第一个博士生，向勇没有片刻的犹豫，立即动手解决问题。从策划、设计到建设并不断完善，前后花了接近3年的时间，他在导师的指导下建成了一个行业独有的薄膜材料微观力学行为研究平台。“我们的仪器设备都是自己设计和搭建的，能得到别人得不到的实验结果，因此也吸引了不少知名科学家和行业龙头企业前来和我们一起联合研究。”这让向勇亲身体验到原始创新是引领科学技术发展的第一动力。
乌拉萨克教授治学严谨，对实验要求十分严苛，对论文撰写一丝不苟。他经常反复帮助向勇修改论文，连一个标点符号都不放过。这种严格的学术训练培养了他严谨认真的治学态度，为他后来的学术生涯奠定了扎实的基础。在实验室建成后，向勇持续发表了十几篇高水平论文，多次获得学术会议最佳论文奖和美国材料学会研究生银奖等荣誉。他还积极参与产学研合作项目，得到行业高度认可。其中，他与半导体芯片行业巨头英特尔公司的技术合作帮助解决了半导体芯片领域一系列薄膜材料的可靠性问题。毕业之后，乌拉萨克建议向勇“可以先进工业界看看，了解一下真实世界的需求”，一如他当初从斯坦福大学博士毕业后，先进入硅谷半导体行业工作了几年，再回到学术界任教的经历。于是，向勇选择了位于硅谷中心的英特尔公司总部，担任材料技术部高级研发工程师和项目经理，从事微处理器芯片、相变存储芯片和微系统器件等方面的薄膜材料技术研发。
在英特尔公司的这段工作经历让向勇受益匪浅，受硅谷特有的创新文化和创业精神的熏陶，他对科技成果如何转化成生产力有了更深刻的体会。这对向勇今后的工作和人生都产生了深远的影响，“学以致用、用以促学”的理念更是根植于心、付之于行。他始终坚持面向真实的需求、做有用的科研，并致力于促进科技与产业的深度融合。
事业渐入佳境，向勇也时刻关注着国内的发展，希望把自己留学和工作期间积累的知识和能力，用于祖国相关领域科学技术的发展和突破。
2009年，向勇做出了人生中的另一个重大选择。他辞去了英特尔公司的工作，回到家乡成都，加入了电子科技大学微电子与固体电子学院，成为当时学校里最年轻的教授之一。向勇并不认为放弃国外的一切带着全家回国是一个非常艰难的决定，他表示：“我出国之前本来就打算学成之后回国的，在硅谷工作几年也是为了多学一些课本之外的东西，最终我还是要像钱学森先生一样回来报效祖国。”
作为崇尚“知行合一”的学者，向勇始终铭记着要向自己人生和事业的偶像钱学森先生学习，让科学研究成为推动社会进步的源动力，并让自己的祖国站起来、富起来、强起来。他非常感恩自己的人生伯乐，时任电子科技大学微电子与固体电子学院院长李言荣院士，当年引进自己回国，给自己提供了一个又一个实现理想抱负的宝贵机会。而李言荣院士也一直关怀并支持着向勇回国后的发展。
▲向勇团队合影
回国14年来，向勇全身心扎根于电子科技大学的学术沃土之中，取得了一系列教学和科研成果，奠定了自己在国内外材料基因工程与先进能源技术领域的学术地位。多年后谈起当初回国的决定，向勇认为这是自己人生之中非常明智的选择。“我有幸参与了从无到有地建立电子科技大学新能源学科的过程，并且有机会参与国家层面材料基因工程和先进能源技术方向多个专家组的工作，作出自己的贡献，在国外是不可能有这样的机会的。”他非常感谢学校历任领导给予自己的支持和帮助，让自己有机会实现人生价值。
材料创新的领跑者
面对全球百年未有之大变局，大国之间的战略博弈正在全面升级。在这场看不见硝烟的战争背后，实质上是国家硬核科技实力的较量。而材料是一切高新科技的物质基础，也是国家硬核科技实力的根本所在。无论是半导体芯片，还是新能源汽车，以及航空航天、国防装备等，都遵循“一代材料、一代器件、一代装备”的发展规律。
然而，我国仍有很多核心关键材料依赖进口，不断成为“卡脖子”技术瓶颈，这严重掣肘了我国国防工业和高新科技产业的发展。已故著名材料科学家师昌绪院士曾在2013年指出，中国在核心关键材料领域的自给率仅为14%。近年来虽然有所改善，但对外依存度仍然非常高。降低核心关键材料的对外依存度，已成为提升中国科技实力刻不容缓的大事。而正在全世界材料领域兴起的材料基因工程技术，正是破解“卡脖子”材料技术瓶颈的一大利器。
2011年，美国率先提出了旨在加速新材料开发、制造与应用过程的国家材料基因组计划。这也是美国制造业回归计划的重要组成部分，他们期望通过新材料科技革命引领高端制造业发展，从而继续引领未来的高新科技产业。在此情况下，我国紧跟国际发展前沿，在师昌绪院士和徐匡迪院士倡导下，由中国科学院和中国工程院牵头启动了中国材料基因工程计划。“我刚回国不久，非常荣幸成为最早参与国家材料基因工程计划的科学家之一，担任了中国工程院材料基因组计划重大咨询项目专家组成员，并在陈立泉院士等专家带领下承担了一部分咨询报告的撰写工作。”向勇的言语中充满了自豪感和使命感。
材料的成分和结构决定了其性能，材料科学与工程的关键在于掌握材料配方设计和工艺开发的诀窍，以获得满足应用需求的材料结构和性能。材料基因工程融合了材料计算设计、高通量材料实验、材料大数据及人工智能等技术，通过数据驱动和机器学习等智能化技术手段，加速新材料的配方设计、工艺优化和规模制造等过程，大幅缩短新材料研发到应用的周期，并降低其成本，是新材料研发方法的一次颠覆性技术革命，也必将带来新材料科技和产业的颠覆性技术革命。
▲向勇（右）与时任副校长杨晓波（左）在材料与能源学院授位典礼上
向勇结合电子科技大学在大数据、人工智能等新一代电子信息技术领域的学科优势，提出了“电子信息+新材料和新能源”的发展思路，带领团队积极推动材料基因工程技术在学校的落地生根和开花结果，不仅让电子科技大学成为中国材料基因工程技术发展过程中的一支中坚力量，也促进了电子科技大学新能源学科的快速发展，逐步形成了新能源材料与器件专业的“基因工程”特色和优势。
经过十余年的不懈努力，向勇团队打破了国外技术封锁，自主研发了一系列材料基因工程高通量实验装备、数据建模算法和材料智能设计方法，将过去需要数年甚至数十年才能完成的新材料研发工作缩短到数月甚至数星期，应用于安全高能电池和柔性智能传感等领域，大大加快了新技术研发进程，取得了一系列突出的研究成果。
2012年，在时任电子科技大学副校长杨晓波教授引荐下，向勇有机会跟随我国电子和能源领域的战略科学家朱利宏教授从事前沿颠覆性能源技术研究，安全高能电池是其中一个重点研究方向。向勇团队先后承担了固态锂电池、自修复能源、大容量电池、分布式能源等多个课题，通过锂电池材料基因底层工程技术的突破和锂电池系统智能管控技术的应用，重点解决了如何协同提升锂电池的能量密度、功率密度和生产使用过程中的安全性等关键技术问题，取得了一系列的创新成果。
锂电池作为一种重要的新能源技术，已广泛应用于国民经济各行各业。大到航空航天、国防装备，小到消费电子、电动汽车，还有新兴的电力储能、电动船舶、电动重卡，以及未来的电动航空等，锂电池的应用范围越来越广，已然成为支撑我国新型能源体系建设与国家能源安全保障的关键技术之一。
然而，现有的锂电池技术仍然存在着不可忽视的安全隐患。锂电池固有的热失控风险导致其在生产和使用过程中容易起火爆炸，往往造成重大生命财产损失。如何彻底解决锂电池材料体系的本质安全问题，以及现有锂电池在广泛应用情况下的管理安全问题，是整个行业长久以来面临的世界级难题。
向勇对这一难题形象地做出了解释：“锂电池是像人一样的活体，内部持续发生着复杂的化学反应，它有自己的生命周期，也有生老病死。人不舒服可以去医院体检，但是锂电池在运行过程中内部产生的微缺陷、锂枝晶等安全隐患却不容易实时检测出来。就像人体内的癌细胞如果不能及时发现，就有可能扩散，直至危及生命。即使我们能够通过电量下降、电压不稳等外部症状，预感到电池可能出了问题，但并没有办法精确定位故障电池，也没办法及时隔离，因此，电池故障就有可能逐步演化成热失控，也就是局部反应过激或内短路发热导致电池内部温度越来越高，形成恶性循环和链式反应。热失控一旦发生，会导致锂电池起火爆炸，并进一步触发链式反应过程，难以阻断。”
针对锂电池安全管控面临的“风险不可知、故障不可控、燃烧不可断”等技术难题，向勇团队通过十多年的研究探索和联合攻关，突破了植入式传感器、风险预测算法、故障隔离重构电路、阻燃电解液等关键技术，形成了锂电池全生命周期安全管控技术体系，为解决锂电池起火爆炸问题提供了全新技术途径。这一成果已取得授权发明专利50余件，高水平论文80余篇，具有完全自主的知识产权，目前已应用于锂电池生产制造、电动交通，以及通信基站、航空航天等国家重大基础设施和重大工程领域，取得了突出的经济和社会效益，并获得了2022年四川省科技进步奖一等奖。
▲向勇（中）指导学生实验
向勇团队的另一个重要研究方向是柔性智能传感技术。除了在锂电池传感方面的成功应用以外，团队成员正在大力推进柔性智能传感技术在智慧医疗、可穿戴设备、人机交互等领域的发展与应用。向勇认为：“柔性智能传感的底层关键技术正是材料和工艺。”
近年来，电子科技大学积极响应习近平总书记提出的科技创新“四个面向”，并在曾勇校长的大力支持和积极推动下，联合四川大学华西医院设立了医工融合交叉人才培养基金。向勇团队也积极参与了医工融合计划，并与四川大学华西医学技术学院执行院长、中华医学会影像技术分会主任委员李真林教授合作，共同开发一种柔性低剂量X射线探测器。向勇团队提出了一种新型的X射线光子探测材料，有望将探测器灵敏度提升100倍，从而把X射线辐射剂量降低100倍，大大减少医患在DR、CT等检查过程中的辐射伤害，特别是在介入医疗需要CT实时引导的场景中。
梦想之光正在照进现实。向勇团队成员利用材料基因工程技术，在短短半年时间里已经将作为医用X射线探测器核心关键的感光材料敏感度提升了十多倍。向勇自信地表示，实现100倍的目标只是时间问题。
“我们将柔性传感技术应用在人机交互领域，比如我们跟京东方联合研发的屏下大面积超声波指纹识别芯片，代表了下一代手机屏下指纹识别技术升级和产品换代方向。我们还跟京东方联合共建了四川省柔性显示材料基因组工程研究中心，共同提升半导体显示行业的新材料技术自主研发和自主可控水平。”向勇对此很是自豪，自己带领团队取得的技术突破，实实在在地帮助中国企业提升了原始创新能力和国际竞争实力。
大国重器，只有把核心技术掌握在自己手中，才能真正掌握竞争和发展的主动权。中国的新材料技术要想打一场翻身仗，想在产业化的道路上取得关键性突破，除了自主创新之外，没有别的路径可走！
回国14年以来，向勇带领研究团队坚持走产学研深度融合发展之路，致力于推动科研成果转化成先进生产力，加快新材料研究成果在电子信息、能源交通、医疗健康、航空航天、国防装备等先进制造领域应用，助力突破“卡脖子”材料技术瓶颈，为实现习近平总书记提出的“加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强”作出自己应有的贡献。
识才育才的引路人
习近平总书记深刻指出：“全部科技史都证明,谁拥有了一流创新人才、拥有了一流科学家，谁就能在科技创新中占据优势。”
当今世界正经历百年未有之大变局，大国之间正围绕硬核科技展开博弈，谁跑得更快，谁就能抢占制高点。材料科技水平是衡量一个国家科技产业综合实力的重要标志，对我国未来抢抓新一轮科技革命机遇、实现创新引领发展具有基础性和战略性意义，而这需要一大批具备交叉学科背景的材料专业技术复合型领军人才。
▲2020年第三届“智能·能源”四季论坛代表合影，向勇担任此次论坛共同主席
这些年来，向勇倾注心血，努力拼搏，殷切希望以自己一身所学为祖国的新材料和新能源技术发展尽绵薄之力。“能参与到中华民族伟大复兴的发展洪流中，是人生之中难得的机遇，我们这几代人非常幸运。”在材料技术创新的跑道上，向勇正在努力成为一名领跑者；在材料专业技术复合型领军人才培养方面，他更是努力成为一名引路人。
2010年6月，向勇回国之后不久就担任微电子与固体电子学院院长助理，并在院领导的支持下牵头组建了电子科技大学新能源技术中心。当时，我国新能源相关学科才刚刚起步，没有太多可供借鉴的经验，面对的困难可想而知。但向勇在哈佛大学协助导师搭建实验室的时候就已经练就了敢做“拓荒牛”的创业精神和能力，勇敢接受了学校新能源材料与器件专业建设和新能源学科拓展的任务。“感谢时任学院领导靳敏书记和张怀武院长对我的信任，安排我牵头拓展这个学科方向。当时我们既没有开设相关专业，也缺乏相应的师资，确实很艰难。”向勇回忆道，“但在各级领导的大力支持下，我们成为第一批在教育部成功申报新能源材料与器件专业的学校之一。”
2011年，新能源材料与器件专业招收第一批本科生。为加大学科拓展力度，学校成立了能源科学与工程学院，向勇义无反顾地带着新专业师生参与到新学院的组建工作中，担任能源科学与工程学院副院长，负责教学管理和人才培养工作。新成立的能源学院锐意进取，面向全球招兵买马，迅速组建了师生队伍，并形成了国际化特色鲜明的新能源学科建设方案。其中，新能源材料与器件专业很快就成为国家级特色专业和国家级一流本科专业建设点，成为国内培养“互联网+新能源、新材料”复合型领军人才的肥沃土壤。
作为新能源材料与器件专业的负责人，向勇一直孜孜不倦地探索创新型人才培养模式，大胆推行教学改革，不断创新教学模式，提出了“以教促学”（Learning by Teaching）、“动手学习”（Learning by Doing）、“研讨学习”（Learning by Discussion）等创新型课堂教学模式。2017年年底，按照学校推进“新的办学结构改革”总体战略部署，由原微电子与固体电子学院和原能源科学与工程学院的材料、化学和能源等相关学科合并成立了材料与能源学院。向勇又挑起了学院院长的担子，并一如既往地将人才培养放在了学院发展的首要位置。他结合国家创新发展战略、材料基因学科前沿、学校国防研究特色，以及创新创业人才培养需求，将立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育等青年学生培养的各环节，带领学院师生探索并形成了“梦想驱动、未来牵引、四创融合”前沿颠覆性创新创业人才培养模式。这个模式通过树立“科技报国、创新强国”梦想帮助学生构建更高的人生格局和价值观，通过描绘“材料基因、先进能源”未来场景帮助学生建立远大的理想和抱负，通过“场景创想、概念创造、技术创新、产品创业”的四创融合训练帮助学生建立原始创新的信心和成功创业的能力，从而培养新一代德才兼备、理实交融的复合型领军人才。
春华秋实，硕果累累。电子科技大学新能源专业高素质的毕业生受到国内外知名高校和企业的欢迎，多名毕业生保送到清华、北大等国内知名高校继续深造或获得全额奖学金进入哈佛、剑桥等世界名校攻读博士学位。此外，还有多名学生积极参与创新创业，先后获得了“创青春”全国大学生创业大赛、团中央“小平科技创新奖”、“互联网+”大学生全国创新创业大赛等国家级和省部级金奖银奖十多项。向勇个人也多次获得创新创业优秀导师奖及优秀博士后指导教师称号，他主持的创新创业人才培养教改项目还获得了2021年四川省高等教育教学成果奖二等奖。
▲向勇获得2022年四川省科学技术进步奖一等奖
近年来，电子科技大学校长曾勇大力推动高水平科研育人新工程教育改革计划，旨在以交叉融合、系统集成、全过程贯通为主要途径，通过工程教育方式与手段创新，构建高水平科研支撑本科拔尖创新人才培养机制。向勇是科研育人计划“材料基因工程”项目的负责人，他开始进一步探索更好的人才培养模式。“科研工作者绝不能为了发文章而发文章，而是一定要真正解决问题。所以要从一开始就带领学生们从象牙塔里走出去，与实实在在的需求密切结合，做到学以致用，知行合一。”这也正是向勇一直坚持的发展思路。
向勇认为：“授人以渔才是人才培养的根本。要着重培养同学们主动思考、敢于创新、善于创新的思维方式，提升他们提出问题、分析问题、解决问题的实践能力，帮助他们树立从真实的需求中寻找科学问题、将创新成果转化成生产力、将科学研究与国家需求紧密结合的价值观。”向勇常常和学生们谈心，共同讨论人生目标、事业规划、未来理想，毫无保留地分享自己国内外求学工作的阅历和经验，令这些年轻人受益匪浅。
“老师最大的价值不仅仅在于自己创造价值，更在于他能够影响一群年轻人，传递一种精神力量，激励更多人去发挥主观能动性，瞄准共同目标努力奋斗，让国家变得更富强，让生活变得更美好。”向勇与学生的关系不仅是师生，还是朋友，更是未来一起努力奋斗让中国材料科技产业领跑世界的战友。他一直铭记并感恩那些在自己成长过程中帮助过自己的良师益友，也希望把他们教给自己的优秀品质传承给自己的学生。
为了帮助学生们开阔视野、增长见识，向勇充分利用自己的资源，推荐他们参加国内外各种会议交流并作学术报告，或是把他们送到哈佛、斯坦福等世界名校去联合培养，以帮助他们充分了解国际学术前沿，建立国际化视野，为未来的创新创业打下坚实基础。
向勇推陈出新、不拘一格的培养方式让很多年轻人找到了自信和奋斗的方向。他对科研的热情和执着，激励着团队成员们，以科技创新为己任，把核心科技竞争力和主动权掌握在自己手中。在前进的道路中，向勇不停鼓励着自己身边的年轻人：科研需要创新，要时刻站在最前沿的阵地上；人生则需要勇敢，要敢于探索未知的领域，将不可能变为可能。
向勇一直铭记着自己学习工作过的3个学校的校训，不断激励着自己和团队前行——中国科学技术大学的校训“红专并进、理实交融”是老一辈爱国科学家留下的光荣传承，深深地铭刻在向勇的骨子里；哈佛大学的校训“Veritas”（拉丁语，意为真理）是科学道路上追求的永恒之光，指引着向勇求学问道的方向；电子科技大学的校训“求实求真、大气大为”是时代科技先锋的做人做事准则，激励着向勇带领团队为中华民族的伟大复兴不懈奋斗、全力奉献。这些文化底蕴也是向勇所要努力传承的精神财富，时刻鼓舞着他继续昂首勇攀科学峰，俯首甘为孺子牛。
