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南開大學(xué)80后材料學(xué)教授劉遵峰——從0到1,最有意義的創(chuàng)新

來源:人民日報(bào)      2020-06-15
導(dǎo)讀: 潛心于創(chuàng)新性研究,醉心于從0到1的突破,將天馬行空的思路與腳踏實(shí)地的應(yīng)用相結(jié)合——在南開大學(xué)80后材料學(xué)教授劉遵峰看來,新材料的世界魅力無窮。他的多項(xiàng)研究成果發(fā)表在國際權(quán)威期刊。在他眼中,做科研的基本素質(zhì)是好奇心和意志力。
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  一件智能材料衣服,可以感知皮膚表面濕度,出汗時(shí)長袖變?yōu)槎绦洌垢珊笥只謴?fù)如初……
  一條人造蜘蛛絲,可以承受很大重量,緩慢拉伸且不會(huì)像橡皮筋一樣快速回彈,當(dāng)遇到高層火災(zāi)時(shí),人們可以借助它緩降自救……
  在南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院80后教授、博士生導(dǎo)師劉遵峰的實(shí)驗(yàn)室里,這些天方夜譚般的新材料,都已成為可能?!犊茖W(xué)》等國際權(quán)威期刊發(fā)表了他的多項(xiàng)研究成果。

最喜歡——通過科研改變?nèi)祟惿?/strong>

  “人類的發(fā)展歷程也是材料的發(fā)展歷程,試想一下,如果我們能造出怎么拉都不會(huì)斷的線,或許可以把地球和月球連接起來?!闭勂鸩牧蠈W(xué),劉遵峰神采奕奕。在他眼里,通過新型高分子功能材料研究,找出更強(qiáng)、更智能的材料,就是探索世界的奧秘。
  劉遵峰坦言,他喜歡創(chuàng)新性研究,“做科研不跟風(fēng)追熱點(diǎn),我最喜歡通過科研改變?nèi)祟惿?,我對未知充滿好奇。”
  2008年,劉遵峰到荷蘭萊頓大學(xué)做博士后,合作導(dǎo)師幫他選的研究題目是納米材料分離蛋白質(zhì),并輔助分析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。這個(gè)課題很難,也很冷門,研究進(jìn)展非常緩慢,好幾年也沒發(fā)表過重量級的論文?!暗嗄暌院笞C明,當(dāng)初的研究開創(chuàng)了一種新的方法來分析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)問題?!眲⒆穹逭f,這段經(jīng)歷讓他更深切地感受到,“創(chuàng)新性研究最為艱難,從0到1,是最有意義的創(chuàng)新?!?/section>
  劉遵峰把目光投向了一個(gè)“零”。目前,空調(diào)和冰箱廣泛應(yīng)用壓縮原理制冷,制冷效率一般低于60%。如何提升制冷效率?常用的改進(jìn)思路著眼于更換制冷劑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方式,而劉遵峰并不滿足于此。

他的團(tuán)隊(duì)參與的一項(xiàng)研究,初步證實(shí)了“扭熱制冷”技術(shù),這是一種新型柔性制冷方法,使用橡膠、釣魚線、紡織線等材料像“扭麻花”一樣實(shí)現(xiàn)制冷,制冷效率可以達(dá)到67%,還能降低制冷成本。

“之前,人們并沒有意識到這些普通的材料可以用來制冷?!眲⒆穹逭f,這種新型制冷技術(shù)為制冷領(lǐng)域擴(kuò)充了一個(gè)新的板塊,為降低制冷領(lǐng)域能源損耗提供了新的途徑。這一研究發(fā)現(xiàn),刊載于2019年10月11日在線出版的《科學(xué)》雜志上,劉遵峰是論文的通訊作者。

  2013年,劉遵峰開始接觸智能材料,他現(xiàn)在的科研創(chuàng)新主線是,通過分析利用材料的特殊結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)材料的新性質(zhì),找到新的應(yīng)用。
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  在劉遵峰眼里,創(chuàng)新思路可以天馬行空,但應(yīng)用還得腳踏實(shí)地?!叭斯ぜ∪狻笨梢阅M人類、動(dòng)物的肌肉,在醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而,此前制備“人工肌肉”纖維主要采用納米碳材料等,造價(jià)昂貴、工藝復(fù)雜、舒適性差。劉遵峰帶著團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑,利用天然純蠶絲代替?zhèn)鹘y(tǒng)納米碳材料,不使用化學(xué)修飾和添加劑,通過常規(guī)工業(yè)流程來制作智能衣物。

最興奮——心中的問號被“拉直”

  主持多個(gè)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,入選國家、天津市等高端人才計(jì)劃……劉遵峰的簡歷讓人羨慕,然而他卻坦言,自己本科成績不拔尖,研究生也不是保送的,“我并不是老師眼中的學(xué)霸”。
  學(xué)生時(shí)代,相比于刷題取得高分,劉遵峰更癡迷于弄清楚問題背后的原理。牛頓第二定律中,加速度表示的到底是什么意思呢?劉遵峰高中時(shí)曾對這個(gè)問題冥思苦想了一個(gè)星期?!斑@種思維模式,為我后來開展創(chuàng)新性研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?!眲⒆穹逭f。
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  1998年,劉遵峰考入南開大學(xué)化學(xué)系。在圖書館,劉遵峰發(fā)現(xiàn)了“新大陸”。每天除了上課,他幾乎全部時(shí)間都泡在圖書館,對不同領(lǐng)域都有涉獵,經(jīng)濟(jì)、哲學(xué)、物理、生物等?;叵肫甬?dāng)年的經(jīng)歷,劉遵峰感慨萬千:“大量涉獵各學(xué)科知識,極大地提升了我對事物的認(rèn)知,這種認(rèn)知方式促進(jìn)了科研中的創(chuàng)新?!?/section>
  劉遵峰說,他最興奮的就是心中的問號被“拉直”。創(chuàng)新研究就像一棵大樹,有了牢固的根基,還要有很多枝杈才能枝繁葉茂,枝杈多了發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象的可能性也會(huì)增加。“你得知道世界上有什么,才能知道沒有什么”。在他的研究中,除了用到化學(xué)、材料學(xué)知識,還大量應(yīng)用了物理、數(shù)學(xué)、生物等知識。

最希望——學(xué)生為國家做更大貢獻(xiàn)

  2016年,劉遵峰到南開大學(xué)任教,擔(dān)任博士生導(dǎo)師,帶了十幾個(gè)碩士和博士研究生。博士生王潤忘不了研究“扭熱制冷”項(xiàng)目時(shí)的一次經(jīng)歷?!爱?dāng)時(shí)測出‘扭熱制冷’拉長7倍的橡膠收縮降溫的溫度數(shù)據(jù)一直很準(zhǔn)確穩(wěn)定,然而就在我們準(zhǔn)備撰寫論文的時(shí)候,數(shù)據(jù)突然變化了,相差1—2攝氏度?!蓖鯘櫥貞洝?/section>
  劉遵峰帶著大家找原因。排查機(jī)器情況、樣品制備是否重復(fù)、操作手法是否規(guī)范、計(jì)算是否錯(cuò)誤,一一排除后,研究還是陷入了僵局。王潤說:“我們百思不得其解,甚至懷疑之前的測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。劉老師鼓勵(lì)我們不要放棄,為了獲得重復(fù)數(shù)據(jù),折騰幾個(gè)月很正常。”最終他們發(fā)現(xiàn),原來是天津夏天濕度較大,造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)生了變化。
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  劉遵峰常說:“好奇心和意志力,是做科研的基本素質(zhì)。”學(xué)生們都知道,如果受到批評,肯定是因?yàn)樽鍪路笱?。劉老師樂觀溫和,對學(xué)生們關(guān)心而寬容。在劉遵峰眼里沒有壞學(xué)生,“他們只是還沒學(xué)會(huì)方法”。
  “最希望我的學(xué)生快速成長,將來為國家做更大貢獻(xiàn)。”劉遵峰說。

來源 | 《人民日報(bào)》,原標(biāo)題:從0到1,最有意義的創(chuàng)新;南開大學(xué)


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