一年2篇《自然》系列文章，他的研究和清洁能源相关

2018年9月，结束了在英国曼彻斯特大学欧盟玛丽居里学者的研究工作之后，张生教授正式加盟天津大学。欧盟玛丽·居里学者是以两次诺贝尔奖得主居里夫人的名字命名，与英国牛顿学者、德国洪堡学者并列为欧洲三大杰出人才计划。在英国期间，张生的导师是2010年诺贝尔物理奖得主、石墨烯之父安德烈·海姆(Andre·Geim)教授。

2019年9月2日与9月18日，张生教授分别以共同第一作者、共同通讯作者在 国际顶级《自然》系列期刊 Nature Nanotechnology、Nature Communications 发表两篇研究论文报道了超薄二维质子传导膜领域的最新基础与应用研究进展，其合作者是安德烈·海姆教授等人。截止到目前，张老师已在 Nature Nano. (2)、Nature Comm. (2)、PNAS、JACS (3)、Angew. Chem. (2) 等著名学术期刊发表SCI论文40余篇，国内外相关学者在 Nature 、Science 杂志上总引用6,200余次，单篇最高引用800多次，其中8篇论文单篇引用超过300次，H因子为30，ESI高被引论文9篇，同时拥有国内外授权/申请专利共5项，曾获得省部级科学技术一等奖、中国百篇最具国际影响学术论文等荣誉。

最新两篇研究论文Perfect proton selectivity in ion transport through two-dimensional crystals（《二维材料的绝佳质子选择性》）和Atomically thin micas as proton-conducting membranes（《云母薄片的高温质子传导性》）聚焦的都是质子传导膜的研究。质子传导膜是现代燃料电池、电解水、二氧化碳电化学转化等清洁能源技术的核心部件之一，不仅要实现阴阳两极反应物与产物隔离，同时还需构筑快速质子传输通道。

燃料电池是氢燃料电池新能源汽车的“心脏”，而膜材料的质子传导性在很大程度上影响着电池的能量输出效率。张生教授一直在寻找具有更好质子传导性能的膜材料。研究中他首先想到的是或许可以通过降低膜的厚度提高质子传导率，实验中也确实发现石墨烯作为二维材料是可以用作质子传导的，但并没有大幅度提高传导率。经过多种尝试，张生教授所在研究团队发现，云母具有更好的质子传导性、热稳定性，而且储量也丰富。

二维云母的主体是由类似六边形的硅铝酸盐单元组成的片层，但层间存在着大量的钾离子。如果将云母二维结构中体积较大的钾离子用极小的质子(十万分之一)替代，那么就为燃料电池系统中关键的膜材料构筑了大的质子传输通道。按照这样的研究思路，张生所在的研究团队发现云母片在100°C到200°C之间云母薄膜质子传导率提高了100倍，这也正是现在高温质子膜燃料电池运行所需的温度范围，填补了这一温度区间内高性能质子传导膜材料的空白。

张生教授致力于能源电化学与化工领域的研究，涉及化工、材料、化学、物理等学科，除了质子传导膜构建与洁净能源器件的研究，研究方向还包括二氧化碳电化学转化系统与过程强化和先进催化剂设计与可控合成。在天大工作的一年多，张生教授体会最深的是天津大学化工学院一流的科研氛围，为他从事交叉研究提供了平台和团队的支持，在学校、学院和重点实验室的帮助下，仅仅3个月时间就完成了实验平台的搭建，这也是“天大的速度”。

张生教授喜欢开拓一些创新性的研究，这与他多年的科研经历分不开，他也愿意把这样的思想教授给自己的学生。现在，在他的实验室，从大一新生到博士研究生各个阶段的学生都有。很多本科生都是主动找到他，他认为这也是学院良好科研氛围的体现。

2019级化工学院领军班优秀大一新生余姝璇，在了解过科研方向之后，就主动联系张生教授，希望能够进入实验室。张生教授引导她首先了解科学研究的内涵，也让她开始参与基础的实验，理论联系实际，鼓励她提出自己创新性的想法。

对于高年级本科生，张生教授鼓励他们用自己学得的基础知识，去尝试解决一些特定的问题。有4名大三的本科生，在他的指导下开始研究电化学膜分离系统，这也是张生教授负责的一项天津市重大项目研发工作的一部分。

对于刚刚开始研究生阶段学习的学生，张生教授会首先帮他们解决一些科研的实际困难，帮助他们共同完成初期实验方案的设计和完善，这也是帮助学生适应新的角色、新的学习方式。对于高年级研究生，除承担国家级科研项目的研发外，张生教授还鼓励他们开拓自己的研究领域，并尝试自己去解决问题。同时也十分支持学生出国提高国际视野，目前研究小组博士生夏荣正在国外进行联合培养学术交流。

他希望通过这样的引导，让学生在全面了解某一个研究方向发展现状的基础上，跳出前人研究的思路，去做全新的研究。他相信，通过这样的方式，也是提升底层创新能力的途径之一。