也说说基金申请和评审那点事儿

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2018-11-15 19:56:18
内容提要:自2003年起,本人每年申请国家自然科学基金,每年被拒。甚感悲催。一直想写些什么,但诸事纷繁,难以下笔。眼见得今年基金申请即将开盘,又看到已有人先我一步,心想时不我待。我想知道,今年我还悲催乎?被我推荐或拒绝的他人悲催乎?

本文附件:

本人2010年申请书:NSFCproposal2010雷立旭.doc(本来想把2011的申请书也附上,供大家批评,但是因为文件较大,试了几次都不成功。只好放弃。反正也不重要。

正文:

先说申请。

国家自然科学基金,一句话,又爱又恨。爱是因为那是可以资助我感兴趣研究的钱,狠是因为从2003年到现在,前前后后也写了10份了,现在还没有得到肯定的答复。是我的水平不够?

本人1995年从南京大学配位化学所博士毕业,之后到东南大学工作。1999年获得了英国皇家学会FCO Chevening Fellowship的资助到牛津大学作访问学者。据我申请时英国皇家学会网站说,该项资助是当年英女王访华时与中国政府签订协议的一部分,每年5个名额。之后,在牛津大学以博士后的身份又工作了2年,2002年回到东南大学,被聘为教授至今。因为从读博士起就从事固体化学研究,经过多年的磨练,我决意继续从事有关研究。为了使研究得到更多的支持,我决定从事基于层状氢氧化物(layered double hydroxide)的固体化学合成和应用研究,以及固体废弃物的资源化研究。总之,研究围绕着固体,特别是无机固体。到现在为止,我的研究工作集中在基于层状氢氧化物的功能材料的合成(包括光转换材料、阻燃剂、磁性材料),镍氢电池正极材料(实际上也是层状氢氧化物),废旧电池的资源化研究。

因为已找不到以前的基金申请书,我只从2007年的申请书评审意见开始。我得到的评审意见如下:
“<1> 申请人具有层状氢氧化物的合成和表征的经验,但对碱性二次电池的理解却有些欠缺。此项申请可能合成出新的层状结构氢氧化物,但未必能用作碱性二次电池的正极材料。即使是以层状化合物研究的角度,创新性也不明显。既看不出“设计“思路,也没有材料“设计“的方法,主要还是尝试。
因此,建议暂不资助。
  <2> 层状氢氧化物电机材料具有良好的的电化学可逆性,也可以进行快速的多点子电极反应,其典型代表即为掺杂Al金属的a-Ni(OH)2的制备,最终形成申请者所说的层状物,如Ni4Al(OH)10]OH•H2O等,这方面的研究已经有较多相关报道。另外,申请者关于电极材放电量等概念还有待进一步明确。
  <3> 一、创新点与研究价值
本申请书拟采用常规的制备层状过渡族金属氢氧化物的方法,通过改变过渡族金属元素的种类,得到系列具有电化学活性的电极材料。本研究具有一定的科学意义,但总体上看课题的创新点不够,研究水平一般。
二、研究内容及方案
作者只是简单地改变金属离子的类型来筛选材料,没有从本质上探索决定电极材料电化学性能的关键因素。另外,作者打算研究的内容已有许多文献报道,特别是有关Mn、Ni等层状化合物的合成与电极性能方面,已有多篇论文发表。因此,申请者应该在申请书中明确指出他们的研究意义,以及与当前研究的不同之处。
研究内容太多,没有深入研究并抓住一两个关键问题来解决。比如,层状结构的演变过程对电极性能(充放电能力)的影响就足够作为一个项目来研究。本项目研究内容过多,难以保证高质量完成所设想内容。建议集中研究内容中关键的一两个问题。
三、经费预算
经费申请不合理,第一项所占比例太大,外出测试费用太高。根据本项目的研究内容来看,所需要的几乎都是常规测试手段,无需数额很大的外单位测试费用,建议重新合理预算。
四、问题与建议
问题:培养人员数量过多。
建议:本项目偏重电极材料的制备,而性能又偏重充放电能力,故请明年向材料科学二部申请。总之,如果本申请能够重新考虑研究内容及实施方案,突出研究重点,合理预算,可以考虑资助。
  <4> 立项依据中未阐述国内外进展,创新性不强,人员梯队极不合理,预期成果言过其实,如在培养学生人数方面。经费预算过高,远非国家基金所能资助,说明申请人对国家基金申请的相关内容不清楚。
鉴于此,建议不予资助。
  <5> 电极材料对二次电池的性能具有极其重要的意义,具有层状结构的氢氧化物是很好的备选材料。项目通过设计和合成具有电化学活性的层状氢氧化物,研究结构与性能之间的关系,可以为高性能的电池开发提供基础理论和实验支持。项目提出的创新点是新颖的,研究基础好。值得支持。申请人有良好的科研背景。同意予以资助。注意:通过一个项目,培养博士研究生3名以上,硕士研究生6名,恐难!”
现在看来,如上评议意见中,有2点是有多位专家指出的:一是创新性不强,二是培养的学生太多。关于创新性,我不知如何评判,因为当今大多数人做的事都有很多人在做。例如关于纳米材料的研究,所有的人都在做各种各样形貌的纳微米尺度的颗粒,都号称有这样那样的性能,使用的元素似乎都是周期表中那么几个元素。我实在不清楚,他们是怎样创新的?至于培养的人数,我当时想每年招1个博士,2个硕士,3年大致就是那样。可是专家说多了,就多了吧!

2008年,我仍然以镍氢电池正极材料为研究对象,继续申请。当然,申请书根据专家的建议重写了一遍。不过,结果仍是被拒。我觉着一些评审意见并不能说明专家清楚有关研究的实际情况,因此曾向基金委抱怨。下面我把评审意见和我的申诉一起放在下面:
一、关于你的项目的同行评议意见如下:  <1> 在目前研究开发的动力电池中,镍氢电池在安全性和功率方面具有明显的竞争优势,开展高比容量和具有高倍率放电性能的Ni(OH)2电极材料研究非常重要。相对于商业化的beta-Ni(OH)2,alpha-Ni(OH)2具有高比容量的优势,但其振实密度太低,同时在强碱环境下容易导致alpha-Ni(OH)2向beta-Ni(OH)2的结构转化。如何解决这一关键问题是alpha-Ni(OH)2面向应用的研究重点。该项目在此方面似乎尚未考虑,建议该项目进一步凝练拟解决的关键问题,并明确研究内容(电子显微技术在此方面发挥的空间较小)。
我的异议:我认为本专家并不完全了解有关研究,犯了严重的以偏盖全的错误,因此他的判断有误。这主要表现在如下几个方面:
(1)虽然该专家指出的a-(NiOH)2的确在强碱性环境下容易转化成b-Ni(OH)2,但是我们提出的项目并不研究a-(NiOH)2。我们研究的是一种层状氢氧化物(layered double hydroxide)[Ni4Al(OH)10]OH×5H2O,文献中也有称为稳定化的a-Ni(OH)2,它在强碱溶液中极其稳定(我们近年开展的研究表明,在室温下该材料很稳定,但在高温、大电流充放电时不稳定。已有相应的论文发表)。因此不存在专家所说的关键问题。
(2)正如该专家指出的我们研究的材料具有振实密度低(振实密度低主要是因为材料的理论密度低)的特点,因此会影响电池的体积能量密度。换句话说,也是我们已经制作的样品电池表现出来的,同样体积的镍氢电池用b-Ni(OH)2做其能量密度可以是用a-Ni(OH)2的两倍以上。但是,我们的模型电池即使在未优化的条件下也表现了优良的大电流充放电能力。必须指出,该材料具有比b-Ni(OH)2高的重量比能量密度。换句话说,其大电流充放电能力(或称功率密度)、高的重量比能量密度,特别是大电流充放电条件下循环寿命长的优势完全可以弥补其体积能量密度方面的劣势。
(3)由于电极活性材料已经确定,也就是说其结构已完全确定,自然没有办法过分关注其振实密度,因此我们不把它作为重点进行研究。
(4)关于研究的关键问题,我们认为是明确的,除非该项目没有任何研究的必要。但是,该专家似乎没有说该研究没有意义。
(5) 至于该专家认为电子显微技术在本研究中发挥作用的空间很小,更是大缪!原因是,已有的研究表明电极材料的形貌对其性能有很大的影响。例如,在现有商业化电池材料中,使用球形氢氧化镍,如果不是用电子显微技术,谁能知道它是球形的?在我们的研究中,电子显微技术更是观察电极活性成分与导电剂、粘结剂相互作用的必有手段,怎么没有发挥作用的空间呢?
<2> 本项目申请者提出对发明的一种镍氢电池电极材料[Ni4Al(OH)10]OH5H2O 进行基础研究,根据已有的工作可以看出,这种材料在镍氢电池中体现了良好的性能,但申请者所提出的研究内容更接近于对该材料应用开发所进行的必要工作,其基础性和创新性较一般。建议申请者从该材料的结构方面入手进行更为基础性的研究工作,分析相关的机理,以利于该材料的应用和进一步拓展。
对于本专家意见,我认为本专家虽看到了项目研究的材料具有优良性能,但是认为项目“更接近于对该材料应用开发所进行的必要工作,其基础性和创新性较一般”,并因此建议“从该材料的结构方面入手进行更为基础性的研究工作,分析相关的机理,以利于该材料的应用和进一步拓展”,犯了概念不清的错误。理由如下:
(1) 我们承认所提出的研究是比较接近应用开发,但是其基础性仍然充足。难道各种添加剂对所研究材料[Ni4Al(OH)10]OH×5H2O电子导电和离子导电性的影响不是基础研究吗?其次,充放电过程中电极电子导电网络和离子传导网络的演变以及对电极循环寿命的影响不是基础研究吗?我希望知道该专家关于基础研究的定义!
(2) 关于本项目的的创新性,更应该是不容质疑的。就凭所研究材料获国家专利授权这一点。
(3) 专家的建议更是牛头不对马嘴。对于一个结构已相当清楚的材料,还要研究什么结构?关于我们提出的研究内容,哪个不是在“分析相关机理,以利于该材料应用和进一步拓展”?
<3> 提高动力型Ni/MH电池在大电流充放电条件下的循环寿命对于促进电动汽车的发展具有重要意义。现有研究表明,影响动力型Ni/MH电池大电流工作寿命的因素较多,电池正极性能的恶化只是其中因素之一。该项目申请者未经论证而将电池失效的原因主要归结于大电流工作时正极上产生的离子和电子流对电极的强烈冲刷作用所致。同时,申请者所述的其发明的“新正极材料(2006年申请专利和2007年论文,参考文献4、5)得到学术界的普遍确认(参考文献6-10,有4篇是2006年以前的)“说法明显缺乏依据考证。因此,该项目的立论依据不充分,有关正极材料的添加剂掺杂及配方研究内容缺乏明显的特色和创新。不同意资助。
在5份评审意见中,该专家是唯一一个明确提出不同意资助的。我们认为,该专家的判断基于“该项目申请者未经论证而将电池失效的原因主要归结于大电流工作时正极上产生的离子和电子流对电极的强烈冲刷作用所致。”以及“申请者所述的其发明的“新正极材料(2006年申请专利和2007年论文,参考文献4、5)得到学术界的普遍确认(参考文献6-10,有4篇是2006年以前的)说法明显缺乏依据考证。”并作出“立论依据不充分”,是有问题的。理由如下:
(1) 我们的项目申请书并没有 “将电池失效的原因主要归结于大电流工作时正极上产生的离子和电子流对电极的强烈冲刷作用所致”,我们只是说“电极的松散脱落是影响电极寿命的重要因素”(见申请书1.3.1)。不知专家是从哪里看到那句话的?
(2) 关于专家所说“新正极材料得到学术界普遍确认的说法”我们也没有说过。我们只是说,新正极材料是“一个非常有前途的新型动力型镍氢电池的正极材料。这一点事实上在相关研究中也得到了学术界普遍地确认。”我们认为,我们研究的材料是一大类材料中的一种,相关研究对该类材料的优良性能已获确认。
因此,我们认为,该专家缺乏阅读理解能力,不能把自己的想法和别人的想法区分,实在没有资格在这样一个重要场合出现。
<4> 1.本申请预在车用动力型镍氢电池中使用的是一种alpha体氢氧化镍,与目前商品化镍氢电池使用的beta体氢氧化镍相比,确实质量比容量更高,大电流充放电性能更好,申请者开发的该种材料与大多数研究者制备的同类材料性能相当,并不表现出特别的优势;
2.alpha体氢氧化镍比beta体电化学活性更好,但为什么至今没有实用化?本申请提出的主要研究内容是优化电极配方和工艺,以使多年没有实用化的alpha体氢氧化镍实用化。申请者未能抓住问题的关键所在,alpha氢氧化镍没能实用化的关键在于它的密度低下(电极的实际填充密度只有beta氢氧化镍电极的一半左右),致使电池的能量密度(体积比能量)很低。本申请没有提及此问题,当然也不可能提出解决的办法和方案,但这是一个无法回避的问题。
对于该专家的意见,我们认为在技术上没有太大的问题。但是该专家也犯了一个错误,就是以偏概全。如果仅从电极材料放电容量来看,我们研究的材料确实与同类材料相当,但是该专家忽视了一点,就是现有研究中对该类材料大电流充放电性能,特别是在大电流充放电条件下电池的寿命影响研究甚少。在这一点上,必须指出,国际国内只有我们做了比较系统的研究。
其次,正如我们在前面指出的,本类材料的体积比能量上的确具有缺点。但是其重量比能量、比功率上的优点,以及大电流充放电条件下的长循环寿命足以弥补该不足。同时,该不足在电动汽车这个领域可能也算不上缺点,因为电池体积大不是问题,质量大了反而因为需要耗费更多的能量变成了缺点。我们没有指出该缺点,是因为我们研究的问题与该缺点关系不大。
<5> 镍氢电池在混合动力车领域有重要应用,进一步提高镍氢电池正极材料的比容量是该领域的研究重点之一。本项目拟制备动力型镍氢电池正极材料[Ni4Al(OH)10]OH5H2O,该材料5C时放电容量大于280mAh/g,2C循环寿命超过600次,申请者拥有该材料的相关发明专利,这为项目的完成奠定了较好的基础,建议予以资助。
需要指出的是,申请书缺乏该材料的相关物理化学数据及对其物理化学性能的描述,如材料的密度、导电性、稳定性、理论容量如何计算等,希望申请者进一步完善这方面的内容。
我们认为,该专家的意见在技术上很正确。这绝不是因为他同意资助我们的研究。关于材料的相关物理化学性质数据,其实在我们的已发表和即将发表的研究论文中已有描述,当然有些数据还需要进一步的研究。也是我们的申请要做的。

2009到2010年,因为我们与江苏省一家电池企业共同申报江苏省科技成果转化基金获得成功,因此,有关研究得到了资助,也取得了一些较好的结果。我认真地修改了基金申请书,把我们的一些研究心得揉了进去,仍然将镍氢电池的正极材料作为研究对象进行了申报。结果仍被拒。我相信,专家们和基金委或者不愿意支持有关镍氢电池的研究,因为当时人们都纷涌到锂离子电池上创新去了。说实在的,我很不愿意放弃这项工作,至今仍默默地坚持着。我相信终究有人会发现我的研究的意义。我把2010的申请书附在后面,供有兴趣的人观看。

2011年,基于我们的另一项研究,即废旧二次电池资源化,我们申请了关于“废旧二次电池电极活性材料活化过程中的形貌与结构控制”。结果仍是大败而归。评审意见是:
<1> 资源循环与污染控制的课题,有研究必要。
但是从标书来看,涉及的回收材料范围太过宽泛,性质各异,导致研究内容庞杂,难以实现。
有些目标似与现实不符,如标书中提及的磷酸铁锂材料,目前国内的制备工艺技术仍总体尚不令人满意,导致国内厂家在低端市场苦苦竞争,而简单的二次处理就恢复性能从而返回应用似乎尚遥远。
内容虽涉及理论, 但总体上属于工艺研究,不属于基金资助范围。
  <2> 申请人在相关领域有比较扎实的工作基础,电池再生利用也是环境保护、资源再生等所迫切要求的。选题比较切合实际和国民经济发展需求以及市场潜力。然而,铅酸电池、镍镉镍氢电池、锂离子电池的电极材料性质没有什么共性,合在一起研究没有什么相关性。应该集中精力研究一种电池的再生。电池电极材料的再生关键是分离,如果分离的问题解决不了,其他都是空话。课题在分离方面的措施几乎没有深入研究,应该现在这方面把工作做扎实。
  <3> 课题《废旧二次电池电极混合物中电极活性材料活化过程中的结构与形貌控制》主要以废旧锂离子、镍氢、铅酸和镍镉电池等的资源化为研究目标,提出二次电池循环生产电极材料的新工艺。首先通过物理手段得到废旧电池的正极和负极材料的混合物,然后不采用冶金的方法直接得到电化学活性被恢复的正极和负极活性材料。该思路比传统的电极材料的处理方法环境友好,且附加值更大,有很好的实际应用价值。
但是,课题研究内容和研究思路比较分散。申请者提出了在电极材料活化过程中的结构和形貌是提高电极材料性能的关键。但是,没有很好地阐述在电极材料活化过程中如何达到结构和形貌的控制,如何解决问题的。这是课题的关键,没有很好地体现出来,从而无法体现出创新性。
课题书写的逻辑性不是很好,发散比较严重。
建议认真修改申请书,明年再报。
  <4> 1)项目提出以废旧二次电池电极混合物为原料,不经过冶金分离过程,直接生产电极材料,对于废旧电池的循环利用在技术上有所创新。同时提出对电极混合物的化学转化过程、混合物和固体产物的化学成分、结构和微观形貌进行研究,在理论上有所创新,对于废旧电池的资源化利用具有科学的指导意义。
2)项目研究内容基本合理,但研究内容过于宽泛,理论研究的深度可能会有所削弱,建议选择铅酸和镍氢废旧电池作为主要研究对象进行系统研究,提高研究质量。关键科学问题提出较合理,建议加强固体混合物化学特性、产物结构、形貌与性能之间作用机理的研究。
3)研究方案技术路线较合理可行,研究队伍合理,学历从层次高,前期研究基础好。
综上所述,建议立项资助。
  <5> 废旧电池回收与经济有效的综合利用是现代社会发展过程中面临的一个现实问题。特别是电动汽车的推广使用将产生数量庞大的废旧电池。本项目提出二次电池循环生产概念有一定的新颖性。将废旧电池分离出的正极和负极材料混合物直接合成具有特定结构和形貌的高性能电极活性材料加以再次利用这一技术路线构思具有创新性,应用背景明显。其研究成果对固体化学理论将有一定的贡献。
    研究对象包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和镍镉电池等四大类别,材料类别跨度太大,不利于研究的深入,建议以前两种电池为主要研究对象。
    拟解决的两个科学问题凝练的较好,特别是如何解决电极混合物中原有各类添加剂对主体材料再生为电极活性材料时的负面影响,将是本项目的最大挑战。
    研究方案和技术路线基本可行。经费预算基本合理。
    项目组前期研究工作与本项目的研究内容相关性好。
    不足之处是:设备费23万元,占总经费的32%,比例过高。研究队伍主要靠研究生,显得力量单薄。
我在没有获得评审意见之前,但得知被拒时写了一封信给基金委。内容如下:

(1)本项目是2005年起辛勤研究的成果。到现在为止,相关研究已在国际核心刊物发表论文7篇,申请国家发明专利9项(已获授权4项),项目曾获日内瓦国际发明博览会金奖和其它奖项。我认为,项目具有明确的创新性,也具有很好的现实意义。因为它有可能解决二次电池的循环生产问题,也解决废旧电池的污染问题,推进我国电动车行业的发展。我们已有的工作可以说明我们具有从事相关科学研究,具有创新性科学研究的能力,也具有比较好的研究积累。项目也已得到了电池行业人士的赞同和投资。
(2)我们根据已有研究指出,我们的具有创新性的二次电池循环生产路线必须基于具有特定结构、特定形貌的电极活性材料的获得,而且只有这样才能提高所得电池的循环性能。该材料必须在限定工艺条件下完成(因为我们的工艺路线决定了我们的反应物不是通常科学研究使用的纯净物,而是混合物,而且可能是中高温度下的固相化学反应)。所有这些,决定了本项目富有挑战性,也具有科学性,是基金委应该支持的原创性研究。
(3)我们已为项目研究制定了可行的研究方案。我们知道,所研究的项目虽然涉及铅酸、镍氢、锂离子和镍镉等四种电池,表面上看内容较多,但是我们认为,我们面临的问题比较单一,就是在杂质存在条件下的具有特定形貌和特定结构(包括相组成)材料的合成问题。解决了这个核心问题,也就基本解决了所有电池循环生产面临的问题。电池的不同只是提供了顶多8个应用场合而已。因此我们认为,我们可以在4年内完成相应的研究任务。
(4)这次项目没有被批准,估计又有人说可行性不好、科学性不好或者项目过于庞大等等。从2003年起,我一直遇到这样的非议,也因为这类非议从来没有得到基金委的支持。我认为,一些评议人不负责是我以前申请失败的原因。这一次,因为我还没有得到评议意见,我不知道是不是又发生了这种情况。但是我想,任何类似的笼统意见我都不能接受。因此,我希望利用基金委提供的这样一个机制,杜绝类似情况的再次发生。
拿到评议意见后,我也觉着研究内容过多或者是个问题(因为专家说了)。因此2012年只研究废旧铅酸电池的问题。值得告慰自己的是,也向各位读者报告:我们在铅酸电池活性物质的处理过程中,发现根据我们的方法得到的活性物质的放电容量,对正极材料比现在工业上使用的技术得到的高26%,负极材料则更高。目前正在解决一些工业技术问题。如果运气的话,不久会完成中试生产线的建设,为我国乃至世界的铅酸电池工业解决2个困扰已久的问题,即废旧铅酸电池的资源化过程中的污染问题,以及铅酸电池的可持续生产问题。敬请期待。当然,我也期待今年的专家网开一面,让我的申请通过。完成多年的夙愿。

再说基金评审。虽然我的基金申请屡屡败北,我仍然作为基金委的评审专家每年评十来份申请。今年,无机化学处分了我13项青年基金,1项面上基金,大多属于应用基础研究。像一些人说的,我并没有过分在意基金委的那个比例,而是将一些我认为有意义而且可行性好的研究给予建议优先资助,有意义但可行性难以判断的给予建议可以资助,而一些司空见惯的基础性研究课题,如纳米材料合成和形貌控制而无具体应用背景或应用背景不明的建议不予资助,不管它是否可行。创新性,在我看来,很多时候限于专门知识,仅根据申请书所述难以判断。因为,申请人肯定把对评审结果有负面影响的知识全部过滤掉,要求评议人再查一遍文献可能做不到。

我认为,基础研究和应用研究是两种不同类型的研究。以打靶做个比喻,大多数基础研究是大致瞄准一个方向(有一定的应用背景,但很模糊),开枪,然后在有枪眼的地方画靶。因此,它每次都正中靶心;应用研究呢,靶子就在那里,你必须苦练本领,解决一切可能影响正中靶心的各种问题(这些问题绝非只有一个,它们可能已有人研究过,并有答案,或者也可能根本就没有人研究过),然后打靶正中靶心。其中涉及的难度和综合性一目了然。当然,必须指出的是,具有确定的新颖目标的基础研究如同应用研究,会具有比一般的应用研究更高的难度,因为从来没有人做过。我认为,应该支持具有确定的新颖目标的基础研究,不支持一般的只是改换门面式(有人做了什么,什么没做,我因此要做)的基础研究。

我赞成许三多(电视剧《士兵突击》的主人公)的一句话,要做有意义的事!

以上是我的看法,请各位批评!

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