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刘遵峰:做材料他有一股创新执念
吴军辉摄
刘遵峰团队研发的弹性天线,在177%拉伸应变下,电导率远高于常规弹性导体,在120%拉伸应变下电阻只增加40%。图为刘遵峰(右二)展示弹性天线。吴军辉摄
人工肌肉、人造蜘蛛丝、弹性导体……天方夜谭般的新材料走进百姓生活——
门口挂着漂亮的纱裙,实验台上养着蜘蛛,网兜里吊着鸡蛋……南开大学化学学院教授、博士生导师刘遵峰的实验室像极了卡通片里怪博士的实验室,到处充满了奇思妙想。
“我们利用天然纯蚕丝制备了一种新型的人工肌肉纤维,可根据人的体温出汗程度,自动调节衣袖长短;研发了超强韧人造蜘蛛丝,当遇到高层火灾时,人们可以使用人造蜘蛛丝制成的绳索缓降自救。这根特殊的绳索可以承受人体重量,缓慢拉伸且不会像橡皮筋一样快速回弹……”
听起来有些天方夜谭,他却带领团队将它们一一变成了现实。去年,《科学》《自然·通讯》《先进功能材料》等国际权威期刊发了他的多项研究成果。4月底,刘遵峰接受笔者采访时表示,目前人工肌肉软体机器人的研究已接近尾声,成果即将对外发布。
“我对未知世界充满好奇。”刘遵峰说,新型高分子功能材料研究,就是在探索世界的奥秘。
“我不喜欢跟风追热点”
如果给刘遵峰的研究贴上标签,在他同事口中出现频率最高的两个词就是“有创造性”“实用性强”。
举例来说,人工肌肉可以模拟人类、动物的肌肉进行一定的运动,在医学、航空航天等领域具有广泛的应用前景。然而,此前制备人工肌肉纤维的材料主要采用纳米碳材料等,用作衣料的话造价昂贵、工艺复杂、舒适性差。为此,他们独辟蹊径,利用天然纯蚕丝代替传统纳米碳材料,不使用化学修饰和添加剂,通过常规工业流程来制作智能衣物。再如,他们通过一种非常简单的方法,使用水凝胶纤维就能制备出人造蜘蛛丝,而且这种新材料可以达到与天然蜘蛛丝几乎相当的力学性能。
“做科研,我不跟风追热点,最喜欢的就是创新,希望通过创新性研究改变人类未来生活。”刘遵峰说,这是他一贯坚持的原则。
博士毕业后,他到荷兰莱顿大学做博士后,合作导师是曾经参与过诺贝尔获奖课题研究的杨·彼得·亚伯拉罕。亚伯拉罕教授帮他选的研究题目是纳米材料分离蛋白质,并辅助分析蛋白质的结构。
“这个课题很难,也很冷门,研究进展非常缓慢,好几年也没发表过重量级的论文。”但亚伯拉罕教授非常有耐心,不会急功近利地要求出成果。
“多年以后证明,我在莱顿大学参与的研究课题非常好。”刘遵峰说。
2018年,在《科学》杂志评选的全球十大科学进展中,亚伯拉罕教授的研究工作位列其中,被认为是“一项可以进一步改变人类命运的研究”。“比如现在开发一种新药,需要先看清蛋白质结构,当初的研究开创了一种新的方法来分析蛋白质的结构问题。”刘遵峰说。
欧洲留学的这段经历,让他更深切感受到:“创新性研究最为艰难,但也是最有意义的。不急功近利的坚守,才是科研创新之道。”
一条主线、多方拓展的科研模式
“进行创新性研究,除了看书学习理论,还要与实际相结合。”刘遵峰说。
2013年,他到美国做访问学者,开始接触智能材料,研究思路是如何通过材料的新性质带来创新性的应用,这让他的研究与实际更加紧密地联系在一起,也帮他树立了现在的科研创新主线——通过分析利用材料的特殊结构,发现材料的新性能。
几年间,刘遵峰从事的“扭热制冷”“超强韧人造蜘蛛丝”“人工肌肉”等研究都是围绕这一主线,均取得了不错的成果。
“这几个看似不搭界的研究用途不一样,但结构一致,都是主线的拓展。”刘遵峰认为,创新研究就像一棵大树,有了牢固的根基,有很多枝杈才能枝繁叶茂,枝杈多了发现新现象的可能性也会增加。另一方面,与现实生活相关的科研大多需要多学科交叉,特别是一个创新性研究,可能需要解决很多方面的问题才行。这种一条主线、多方拓展的科研模式,有利于建立良好的创新科研生态。
在刘遵峰这几项研究中,除了用到和他本专业相关的化学、材料学知识,还大量应用物理、数学、生物等学科知识。“对科研人员来说,多学科交叉是一个趋势,这就要求知识面广阔。”
这还非常挑战着人的意志力。“最怕就是数据出问题,还找不到原因。”
研究“扭热制冷”项目时遇到的困难,刘遵峰至今记忆犹新,“我们当时
文章来源:《航空航天医学杂志》 网址: http://www.hkhtyxzz.cn/zonghexinwen/2020/0629/344.html