吕健:材料是人类文明发展的基石，每个时代都有不同的材料。从石器时代到青铜时代，再到铁器时代，再到半导体高分子材料时代，现在我们已经进入了纳米和信息材料时代。这些都是材料发展对人类文明贡献的里程碑。现在的材料有上千种，总的来说是我们开发新技术最基本的东西。从目前的情况来看，中国已经是消耗材料最多的国家。从生产上看，国内大部分材料产能最大。
中国缺什么？缺少的是最高端的材料。以前我们以为自由贸易会让大家有很好的分工，所以不用把所有的材料都做出来。但现在看来，有些关键材料很容易卡脖子。因此，中国至少应该投入更多的精力和资金来制造这些材料。事实上，从历史上看，每次中国制造颈部材料时，该材料的价格都会下降。因为竞争对手也想做生意，但是以前独家的时候卖的贵一点，可以理解。他们花了很多时间和金钱在研发上，一开始要价高一点也没问题。但是有些国家根据一些协议给了你一张卡，所以这是个大问题。不存在真正的自由贸易，所以中国作为一个物资使用大国，应该有能力自己供应绝大多数关键物资的一部分，来打破这些封锁。
问:随着新能源汽车的快速发展，减重、提高安全性和降低成本是成功的关键。制造低成本高强度的塑钢成了重中之重。你的团队在这方面取得了巨大的成就。请帮助我们了解这方面的技术突破？
吕健:像环氧树脂这种强度很高的高分子材料不能重复使用，这是一个很大的问题。铝合金和铁可以熔化后再精炼，所以金属材料相对环保，也更便宜。所以按照目前的趋势，最主要的新能源汽车材料是铝和钢。前阵子是铝合金。现在因为钢的价格相对便宜，而且科学家已经制造出越来越多的超高强度钢，这些超高强度钢可以替代铝。铝和钢的竞争从来都是一种取舍。但总的趋势是发展高强度高韧性的钢材或铝材。
镁基材料是另一种可选材料，但强度相对较低，耐腐蚀性相对较差。在解决这两个问题之前，镁只能用于内饰或车轮等少数有限的结构，而车身、防撞结构、车身等最重的部位。，现在大趋势还是铝合金和钢。
另外，特斯拉的皮卡是不锈钢的，就连火箭也是不锈钢的。不锈钢的优势是颜色——金属色，很多地方不需要喷漆。一般来说是用较轻的材料来减轻重量，所以钢的比重在7.8左右，但其实不锈钢做得好的话，相对于单位重量的强度，可以达到铝很多。
问:成本低，刚性强。你在实验室是怎么做到的？
吕健:钢是一种神奇的材料。它可以做很多有趣的构图设计。不同的设计会产生不同的好处，比如纳米沉淀或者其他更复杂的相变结构。铝的变数相对较少，所以这几年发展没那么快。
现在有一些新的技术，包括3D打印，为汽车或者结构的轻量化带来了一个非常新的技术，因为通过3D打印，设计师可以充分发挥非常好的作用，进一步减轻重量。最近，我们做了一个结构，看起来像梵蒂冈万神殿的圆顶。它在受载的时候会旋转，所以如果我们把这个放到汽车碰撞的设计结构中，或许可以进一步减轻重量。
问:电池的安全性也是一个重要问题。
吕健:碰撞时会挤压电池，会导致一些安全问题。最近我们也做了一个设计，可以用钢代替钛合金。比如特斯拉现在车下有钛板。是因为在一次碰撞事故中，路面的石头刺穿了底盘的底部，造成了事故。后来加了钛板。钛板价格很高，我们发现钛板可以用钢板代替。
问:我们发现传统汽车和新能源汽车都有碰撞实验。你认为碰撞破坏程度的差异主要是材料造成的吗？还是整个设计？
吕健:就是整个设计加材料。理论上，设计包括材料。例如，一些汽车由高强度钢制成。它的优点是单位重量能吸收大量能量。它的缺点是，如果强度特别高，那么撞车就跟撞墙一样，减速度特别高。其实保险杠后面有一些吸能结构。这东西叫撞击箱。碰撞盒其实就是两个参数，吸能和减速。当汽车撞车时，看起来像是严重的撞车。其实这就是能量吸收的过程。汽车不会像墙一样在碰撞后腐烂。其实减速度很高，很容易造成车内人员的脑损伤甚至脑死亡。
问:正如刚才提到的，你有30年的汽车研究经验，你在能源方面也有一些研究。从制氢和电池的角度来看，目前主要在做什么？
吕健:首先从能源的角度来说，汽车可以分为两部分。一部分是节能，减重是节能的一部分。第二部分是风阻降低——因为车在行驶的时候有空空气阻力。到现在为止，车的外形是不变的，所以它的空空气阻力在一定速度下是优化的。一般来说，车辆的具体油耗一般是按照百公里/90公里/小时的油耗来比较的。但实际上，不同的车，风阻随着车速的不同而不同。我认为未来的汽车是一辆几何可变的汽车——整辆车在不同的速度下是可变的。现在我们希望能做出像变形金刚一样的多稳态结构。比如未来汽车的很多关键部位都是可以改变形状的，所以随着速度的变化，风阻也是可以改变的。这种想法变得越来越有可能，因为在传统汽车中，能量是集中的——在电机中，但在新车中，电池可以随处放置。这就是这种新能源车的优势。这是我们现在正在研究的一种技术，叫做变形金刚。变压器可以调节汽车的风阻，进一步降低能耗。综上所述，从能耗的角度来看，除了减重，还可以改变它的空气动性能——这可以通过变形金刚的结构来实现。
从电池的角度来说，全世界尤其是中国已经做了很多。香港城市大学的很多同事都是用不同的材料做的，比如用空气体做锌金属，或者锂电池，锌电池，各种各样的电池。总的来说，它的进度比较慢，跟不上新能源汽车的增速。因为它有约束，就是价格，性能高但是价格贵很多，所以相对来说比较难。但是随着国内的大规模制造，电池本身的价格下降了很多，下降的速度也很快，但是整体效率并没有太大的提升。另外，如果是燃料电池或者氢能源，那么氢能源也分为两部分，一部分是提高制氢效率，另一部分是提高释放时的效率。我们国家贵金属材料工程技术研究中心香港分部做了很多新的催化剂，让我们的制氢效率更高。我觉得未来最重要的是储氢和放氢。
问:我们以前读过您在制氢方面的许多成就和报告。目前大家都认为氢能成本高。如果达到平民普及你会怎么做？你认为需要更多的基础研究还是更多的应用才能有所突破？
吕健:更多的是应用，但是我们什么都要做。例如，通过提高电解制氢的效率并降低其价格，我们可以获得更便宜的燃料。当然，最理想的是离散产生氢气。未来，如果能直接从太阳能中制取氢气，可能会得到普及。另外，内蒙古和新疆有大量的风能。这些风能现在并网是个难题，很多收集的能量，甚至电，中间都浪费了。那么，能否有效利用这一点，进而产生各种氢能源，直接转化为分散能源，再以分散的形式消耗掉呢？这可能也是未来可以研究的一个方向。
如今，电力直接来自发电厂。目前中国主要靠火电发电，火电主要靠煤。燃烧煤炭会释放大量二氧化碳，从而影响气候变暖。那么如何有效利用循环能源，也就是太阳能、风能，甚至海洋中的大量能源。海洋是太阳能最大的储存池，所以未来如果能有效利用海洋的温差，那将是取之不尽的能源。
问:关于氢，我们现在听到一种声音，虽然它是一项需要更多应用的开创性工作，但更重要的是，它需要一项诺贝尔奖级别的基础研究才能取得突破。怎么理解呢？
吕健:这在理论上当然是可能的，因为如果发明一种低价高效的转化催化剂是完全可能的。这两者都是可能的突破。还有储氢，现在都是储罐储存。如果将来发明了固态储氢，体积可以缩小。还有氢气提纯的问题。化学工业生产的氢含有一些其他元素。
问:那么，你认为未来5~10年，这些不同材料的发展，谁会逐渐成为无可争议的主流？你觉得哪个机会更多？
吕健:如果没有特别的突破，按照现在的发展趋势，普通电池肯定会占主导地位。在普通电池中，至于锂电池是主流还是其他，比如我刚才说的，锌带空气或者锂带空气都有可能。因为现在的生产设备产能已经大大提高了，我觉得未来五年还是以锂电池为主。10年的预测有点太长了，因为现在的变化非常大，可以说是革命性的变化。一般来说，它们是不可预测的。只能说按照现在的发展趋势。
问:我们看到很多国内厂商在磷酸铁锂电池方面取得了一些突破。
吕健:磷酸亚铁锂方面，第一，锂电池的资源有限，因为中国的锂电池不多。所以很多进口，如果进口的话，是受制于人的。如果能减肥，可以多放点电池。现在是1:1，以后可能是1:2。这样电池的效率就没那么高了，价格也能降下来。
问:我们看到您从环境和碳中和的角度做了很多工作。你有哪些经历？
吕健:首先，我自己做了调研。最重要的是拓扑优化和结构减重。我主要做金属材料。我们在2017年开发了一种新型材料，叫做超纳米双相。这项工作发表在《自然》杂志封面文章上，也是中国科学家首次在结构材料领域发表《自然》杂志封面文章。最重要的是我们发现了一个新的结构。之前的材料一般都是晶体材料或者非晶材料，所以我们的设计可以做出超小纳米晶和非晶材料的混合物。我们发现这种材料可能具有更好的功能性，其功能性能力包括催化剂。因为我们制造的材料在这个领域有潜力，我开始做更多与碳中和相关的研究，而不是跟风。
第二，2015年底我们还成立了国家贵金属材料工程技术研究中心，未来两三年内会有更多更好的成果。现在看到初步眉目，我们在这个领域发表论文的速度在加快。
作为一所大学，我们主要做基础研究，但大学也有社会责任，我们希望为社会做贡献。比如香港城市大学也是香港拥有美国专利最多的学校，连续五年获得美国专利最多。这些专利需要转化为社会价值，贡献给社会。未来几年，我会越来越重视这项工作，把我们的文章和知识产权做得更好，通过技术转让让一些公司产业化，通过产业化为社会做出更大的贡献。
问:您不仅是研究和应用方面的专家，也是教育方面的专家。从技术发展和科学进步的角度，你对年轻人或年轻科研人员有什么建议和寄语？
吕健:现在中国或者说世界处于一个好的时代，机会比我们年轻的时候多很多。虽然竞争越来越大，但其实机会也越来越多。现在经常听到年轻人想平躺，其实不需要。因为现在有很多选择，我很迷茫。之前除了做一件事，我别无选择。关键是选择自己喜欢做的事情，无论是基础研究、应用研究还是社会工作。我觉得最重要的是做自己真正喜欢的事情，不一定是最赚钱的。因为50年前，每个人的选择都和温饱有关。现在温饱问题解决了，希望年轻人按照自己的理想去做事。
我想说的是，现在是一个非常好的时机。中国培养的大学生越来越多，资金越来越多，技术成分提高。现在是年轻人大展宏图的时候，而不是躺平的时候。
改革开放40多年来，中国是世界上技术最开放的国家。再加上我们是培养理工科学生最多的国家，所以我们有能力吸收世界上最好的技术和方法，转化为生产力和财富。
