3月30日
2022年度《麻省理工科技评论》
“35岁以下科技创新35人”
中国入选者名单正式揭晓
华中科技大学
材料学院教授姚永刚
因开发了“电热高温瞬态合成与制造”
的创新模式
而名列榜中
获得先锋者称号
入选理由：他开发了“电热高温瞬态合成与制造”的创新模式，利用清洁电能的脉冲式加热，实现材料与化工品的高效低碳新制造。
姚永刚于2010年和2013年获得西安交通大学学士及硕士学位，2018年获得美国马里兰大学博士学位。毕业后，姚永刚在马里兰大学从事博士后及助理研究员工作，2020年10月回国加入华中科技大学材料学院。他长期从事超高温瞬态合成与制造技术，特别是新型能源材料与低碳快速制造技术的开发，成果在《科学》《自然》、Nat. Nano.、Nat. Cata.、Sci. Adv.等期刊发表，以一作、共一或通讯作者发表论文44篇，论文总被引用10000余次；入选斯坦福大学“全球前2%顶尖科学家”及科睿唯安“高被引科学家”榜单，并获得美国“2020 R&D 100 award”和2022 Metals Young Investigator Award。
以创新模式助力“碳中和”
姚永刚开发了“电热高温瞬态合成与制造”这一创新模式，可在高温（1000-3000K）、超快速（~毫秒-秒级）加热条件下，实现能源材料与化工品的合成制造，大幅提升工业生产的能源效率及制造效率。另外，设备通电即可运行，不依赖化石燃料燃烧，可实现高效、低碳、清洁化运行，从而为“去碳化”艰难的能源化工行业提供了解决方案与设备支撑。2022年，姚永刚教授凭借这一创新荣获第五届达摩院青橙奖
姚永刚采用高温瞬态合成法（2000K, 55ms），首次报道合成了尺寸均匀、分散良好且原子级混合的多元纳米高熵合金，其不仅极大地拓展了催化剂的成分空间，也成功实现了多种高性能、高稳定、低成本催化剂体系的开发，在多类能源催化反应中，大幅提升了反应活性及选择性，实现了节能减排降耗和反应过程低碳化。
2022年，他与合作者在《科学》发表关于高熵合金催化剂的综述文章，系统阐述了高熵合金催化剂的历史、合成、表征、催化应用及数据驱动的加速开发，并就其在高效、低碳能源催化领域的未来做了讨论与展望。同年，姚永刚与合作者开创性地报道了利用电热高温瞬态加热模式用于热化工反应，不同于传统稳态加热，高温但短时加热（2000K-20ms，循环脉冲式加热）可以更高效的激活惰性反应物并实现精准供能，不仅能极大程度地节能减排，而且更容易实现高附加值产物（如烯烃、氨气）的高选择性、高反应速率和催化剂的高稳定性。
作为一种新的反应驱动模式，此技术有望改变传统化工供能模式，以电热瞬态加热代替化石燃料燃烧，从而为化工行业实现高能效、低碳化、清洁化打下坚实基础。
工业生产是现代经济的支柱，如何保证经济持续发展的情况下，大幅减少碳排放是当下的时代命题。新型电热高温瞬态合成与制造技术有望大幅推动材料制造及化工生产向高效节能、低碳减排、清洁能源方向发展，助力“碳中和”战略目标的早日实现。
“意外之光”开启研究新方向
七年前的一次的“误操作”，让实验获得了意外发现，也促使姚永刚开始涉足瞬态高温合成方向的研究。
2015年，姚永刚还在马里兰大学攻读博士，师从曾三次登上《科学》封面的华裔科学家胡良兵教授。一次偶然的机会，课题组在一次误操作中发现了瞬态高温现象。正是这道“意外之光”开启了后续高温相关的研究，后来成为胡良兵课题组到现在的姚永刚课题组所关注的一个方向。
随着研究的进一步深入，课题组研发出了精确可控的电热瞬态高温合成技术，可以在超高温、超快速及非平衡条件下，实现新型能源材料合成、电热瞬态化工新过程等。
“科学中的偶然发现非常重要，厚实的科学功底和深入的实验研究则是把偶然变成科学发现的必须。”提及多年前的那次发现对自己科研观念的影响，姚永刚如是说。
回国任教后，姚永刚将目光放在清洁能源研究上，聚焦清洁能源材料与快速制造技术。姚永刚希望自己能够为材料制造及化工行业的升级奉献力量，“我希望这个行业能清洁化、低碳化，有一个绿色的未来。”
“当你发现问题时，机会就来了”
在华中科技大学材料学院新能源材料与器件研究中心，姚永刚和学生张豪开始关注如何实现高纯度、高效率、低污染的规模化电池材料回收技术。是继续从熟悉的瞬态高温切入，还是跳出局限，找到完全不同的新方法，姚永刚倾向于后者，他鼓励张豪自主探索，勇于尝试。“教育不是灌满一桶水，而是点燃一把火，打开一扇窗。我的经验或许会限制他的思路，所以我要做的就是给方向，和学生配合好。”姚永刚说。
经过反复验证，他们在实验室得到全新的技术原型，但还缺少一款能够将理论技术变为行业现实的仪器装备。经过数月的构思、寻找和改造，课题组转换思路，将目光瞄准了一款原本不属于本领域的设备。通过设计改造，他们终于实现了室温下精准电池材料回收的工艺与装备，让以往实验室克级左右的处理量，可规模化至吨级，也让高纯度、高效率、低污染的规模化电池回收成为可能。如今，姚永刚和张豪正在为技术的产业化做筹备。
研发新能源材料与新制造技术，提升材料制造和化工品制造过程的能源和时间效率，促进行业清洁化、低碳化、更绿色、可持续发展……姚永刚描绘的科研蓝图很大，他需要解决的“问题”也很多。
“科研就是解决问题、推动发展。当你发现问题的时候，机会就来了。”姚永刚说：“科研中没有人碰不到问题，看到问题的时候，你是把它当做一个机会，还是看成无法解决的难题，这个很关键。”
自1999年起，《麻省理工科技评论》每年都会从世界范围内的新兴科技和创新应用中对35岁以下、且对未来科技发展产生深远影响的创新领军人物进行遴选，最终形成一份全球创新青年英雄榜——“35岁以下科技创新35人”，涵盖但不限于生物技术、能源材料、人工智能、信息技术、智能制造等新兴技术领域。2017年，这一评选首次落地中国，专注于挖掘新兴科技创新领域的中国青年力量。
来源：华中科技大学官方微信公众号
编辑：高翔、李芊芊