关于科研与硬件的关系铁不铁？想听一听你的心声
科研的战场是实验室，实验室硬件就是所有开始的前提和基础，装备出的齐全，“打起仗”来肯定也是自信满满，当别人在抱怨实验室的条件太差时，你就可以挺直腰板来一句“老弟，来我们学校吧！”
对于学校来说实验室硬件水平关系着学校的教学水平和人才培养，对于个人来说也影响着自身的科研能力和发文质量。当然现在大部分的实验室都达不到高标准，设备也不是百分百配备齐全，遇到这种情况那就只能说没有条件尽力创造条件了，这就注定着我们要跑断双腿，要忍受长期的等待，要焦虑发文周期，时间会变得异常紧张。而对于化工的同学来说，实验室建设的标准也关系着身体健康，生命安危，近年来高校实验室事故时有发生，这也充分说明硬件建设至关重要，减少不必要的伤亡，减少不必要的经济支出。对于学生来说，在一切顺利运转的前提下硬件的档次不仅影响着科研水平，也会完全影响着学生的发文质量，发文数量，最后关系着能否毕业，关系着学校的毕业状况，真的是连锁反应，必须从基础抓起。
进实验室之前大家都盼望着实验室无比的“高大上”，实验设备齐全，可以足不出户就搞定各种测试。当进了实验室才发现，现实与理想总是有辣么大的差距，你的心情是不是开始晴转多云了？你是不是想说“本来以为是个王者的，结果~~~”
关于那年那些实验室，说起来真的都是泪（当然没有小编说的那么夸张），科研就是让你痛并快乐着，问题是就算痛并快乐着你也愿意呀！下面我们采访了几个材料领域的科研人员，听他们谈一谈关于实验室硬件条件和科研的关系，具体情况如下：
1.硕士研究生，北京某重点大学，研究背景：锂电负极材料，锂硫电池方向
工欲善其事，必先利其器：好的实验条件和设备是科研利器，比如就说最简单的复合材料设计，如果没有相应的设备设计复合路线就非常单一，也没有什么多相转变的复合优势；如果靠简单的混合，一个是变量太多不好控制，难以得到好的重复性，另外没有办法得到想要的条件实现材料键合作用。从检测手段来说就更为现实了，材料制备后验证结构和组分，最基本的要能做一般表征，这些手段就是我们的眼睛，比如做锂离子电池过程研究的，锂离子在电极材料中的迁移动力学过程决定了电池的性能，离子迁移速度的快慢决定了充放电的速率，离子迁移数则对应电池的容量，而离子迁移引起的结构改变造成了电池性能衰减达到寿命极限。如果硬件跟不上，仅采用XRD及电芯分步拆解XPS很难直观有效的说明问题，而且电芯拆解的表面处理和保存转移是一个很大的问题，如果采用原位透射（扫描）电子显微镜就能够在原子尺度下实时监控外场下的结构演化，实现电化学过程的原位观察。
Figure 1 时间序原位SEM图 Liquid-Phase Electrochemical Scanning Electron Microscopy for In Situ Investigation of Lithium Dendrite Growth and Dissolution
当然，原位观察的手段不仅仅只有电镜，还有XRD等都已经实现了原位的检测，能够有效的提供材料结构变化的佐证，写文章有这样的图简直要开心的飞起（图2）。
Figure 2 d)原位XRD c)对应的电位曲线 Operando X-ray Diffraction Characterization for Understanding the Intrinsic Electrochemical Mechanism in Rechargeable Battery Materials
再比如做一些同元素异质结构的伙伴，采用元素的检测是不能说明问题的，这个时候HAADF-STEM就非常有用了，直接能够拍到原子列的真实位置，这样就能够说明异质界面的存在，一图胜千言，这样高质量的图片也是发表高档次的文章的前提。可以看一下图3，硬件到位说结构，模型与电镜匹配简直不用解释，对比下图4，穷也不能穷科研，咬牙也要配电镜的组文章写起来就需要水平了。
Figure 3 d)HRTEM e)HAADF-STEM f) 结构模型 Atomic Interface Engineering and Electric-Field Effect in Ultrathin Bi2MoO6 Nanosheets for Superior Lithium Ion Storage
Figure 4 e)SEM f) HRTEM g)HRTEM Fluffy carbon-coated red phosphorus as a highly stable and highrate anode for lithium-ion batteries
另外，想要进一步提高电池性能，对电极-电解液界面的研究也不能忽视，我们来看看想研究这个界面膜层基本需要配什么样的条件（图5），想要更清楚的了解界面的活动，包括形成过程，产气组分及量，演变则需要更先进的检测手段了，另外考虑到界面的复杂性，常常使用理论模拟的方法，如如蒙特卡罗模拟（MC）及分子动力学模拟（MD）能够在较大的尺寸范围内模拟SEI膜形成的多组分化学反应。
Figure 5 电解质的表征方法（液态、聚合物及固态） Electrolytes and Electrolyte/Electrode Interfaces in SodiumIon Batteries: From Scientifc Research to Practical Application
总的来说，硬件不是科研的决定条件，但绝对是助攻圣手，实验条件直接影响实验设计的路线，能不能用的起更合适的检测手段也会对分析方向有一定的影响，所以，想要搞研究真的要谈钱，硬件很重要。
2.硕士研究生，广州某重点大学，研究背景：纳米材料方向
（1）安全性：实验室硬件条件比较先进的话，对实验人员的安全更有保障，而且心里负担小，做实验也更轻松。但个人防护意识是主要。
（2）对科研成果的影响：实验室条件对于出好成果是良好的基石，有极大的辅助作用。在实验思路和方向准确的情况下，能把实验有效严谨的进行并重复，与实验设备脱不了关系。并且存在时效性，若是在自己的实验室或者学校有条件或资源，可以大大缩短实验结果的反馈时间，对于成果的发表也有影响。
（3）对科研人员的成长：好的实验条件辅助科研人员更易于发表成果，同时可以亲自操作或者亲眼目睹高端仪器的使用，对科研人员开阔视野，实验也有直观感受的同时也能激发思维。
（4）人也是硬件条件：我觉得实验室的同事和老板也可归类为硬件条件，开放严谨的老板和和谐有爱的同事，是实验室最重要的硬件条件。没有这些有爱的人，就算做出好成果也只是暂时的；但有爱的实验室人员组成和氛围，在有限的条件下不断奋斗，达到自身设定的目标，才能源远流长！
3.博士研究生，南京某重点大学，研究背景：水凝胶方向
做实验，肯定是化学材料必备，所以表征手段就是大事了，这里就涉及仪器等硬件了，单纯从实验来说，如果条件好，表征快，也方便，肯定是好事，相对来说出文章也比较快速容易。实验室不能做的，就得出去做，或者去他人的课题组，就会很不方便，耗时，需要等待他人有空闲的时候你才能进行测试，一般都是自己内部的优先的测试，就像你做一个TEM.，课题组自己有，那就很方便，如果出去测试一个是麻烦，第二个可能周期长，还可能测试的结果不太好，自己亲身，可能更容易接近了解自己的想要的结果，实验进展拖沓，耗时长，出文章可能就较慢，而且也影响心情。
4.博士研究生，上海某重点大学，研究背景：共价有机框架( COFs)方向
我觉得实验室硬件设施对研究生的科研成果影响很大。以我硕士和博士期间呆过的两个课题组对比，发现因为实验条件的限制，有些本来很有创新的idea由于实验条件的限制，无法开展。而如果条件允许，导师支持，就可能做出比较好的工作。硕士期间，我当时的一个课题是设计了一种新颖的催化剂，初步证明了其催化效果有效，但需要用一种特殊的分离柱将多种产物分离，定量说明产物比例，以及阐述机理。但由于课题组经费有限，导师也没帮助联系地方测试，因毕业时间临近就简单写了小文章投了，后来同一时间别的课题组也发了类似的工作，但实验做的比我们深入，产物机理解释得很清楚，发了顶刊，当时特别后悔没继续做下去。现在博士期间，实验室基本仪器设备都有。学院学校分析测试中心也是全天开放，随时都可以自己操作，做出的工作就很系统严谨，哪怕比较普通的课题，数据详实准确也能发领域顶刊。所以，实验室硬件设施以及导师的人脉关系，对研究生在科研生涯早期科研成果的及时产出，起到推波助澜的作用，进入一个好的课题组，应该是每一个研究生都努力追求的目标。
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