俞书宏:会变〇戏法的材料“魔术师”
11月22日,中国科学院公布2019年新增选院士名单,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心纳米材料〗与化学研究部主任俞书宏榜上有名。被誉※为材料“魔术师”的俞书宏,自2002年回国以来,一直从事无机合成化学研究,在无机化学领域取得了突出成就,成功矿化合成了ω 人工珍珠母等多种神奇的新¤材料。“入选院士是对我的鼓励,看到自己的研究成果得到国@内外同行的认可,特别开心。”俞书宏表示,今后将一如既往地做好基础研究,努力为国家研发出更多急需的新材料。
感恩大自然的启示
俞书宏喜欢自然界的矿物质和动植物,更喜欢琢磨它们的结构。无〇论是贝壳、珍珠,还是北极熊、爬山虎,都成了他的研究对象。“大自然本身就是一个神奇的魔术师,它能给材料设计带来很多启发。”俞书宏坦言,人类应该◥感恩大自然的启示。
经过几十万年的进化♀,生命体系如软体动物创造了诸如珍珠母等性能『卓越的矿物材料。天然贝壳珍珠母,具有超乎想象的机械强度和韧性,但如何仿生制备人」工珍珠母,是一个世界公认Ψ的难题。“贝壳是一个保护软体动物的重要矿物,它∮的形成过程非常有趣。贝壳是一种很好的层ぷ状结构,就像阶梯教室一样,一层一层堆积而成,这种砌墙式的砖泥结构强度、韧性非常好。”俞书宏介绍㊣㊣,他们团队参照【软体动物合成天然珍珠母的砌墙式策略,提出一种新的“组装与矿化”法,从源头上模仿天然贝壳珍珠层的形成过程△和化学组分,在世界上首」次成功矿化合成了人工珍珠母。这种仿珍珠母材料的化学组分、结构,与天然珍珠←母相似,力学性能相当,密度更低,具有优越的抗断裂性能,研究成果登上世界顶级学术期刊《科学》。
受北极熊毛发中空结构的启发,俞书宏团队成功研制出一种新型轻质保温⊙隔热材料,未来有望在建筑和航空航天领域▆广泛应用。模仿竹节的结构,他们团队设计了一种“脉冲式轴向外延生长”方法,成功制备出纳米“竹子”,这种新型半导体纳米材料可以将太阳能制氢效率提高一个数量级,为开发新型高效太阳能制氢材料提供了〒新途径。“当前,我们还在模仿骨骼生长方式研发新材料,有望高度重现骨骼的强度和韧性,有效避免材料植入人体的排异反应,改变这一材料依赖进口的局面。”俞书宏透露。
实现仿生材料系列@ 化,提升传统材□ 料性能,是俞书宏一直努力的方向。近年来,他研究发现了聚合物和有机小分子模板对纳米结构单元的尺寸、形状、晶相的调控规律;建立人工仿生合成珍珠母、仿生◆聚合物木材、超弹性抗疲劳材料等多级结构材料的合成方〓法;提出的软-硬模板效应协同控制生长的机制,被成功用于宏量制备高质量纳米线和纳米电缆。近20年来,他3次荣获国家自然科学二等奖,其中2次是以第一完成人身份获奖。2018年,他还摘得安徽省重大科技成就奖。
眼光¤远才能飞得高
“做科研一定要志存高远,不能急功近利天天围着‘帽子’‘票子’转,要选择适合自己的方向去创新,不能老跟着别人跑。”俞书宏认为,做科研不能总做“短平快”的项目,而应该把眼光放远一点,这样才能飞得更高。
在俞书▲宏看来,材料对于人类的发展影响巨大,人类文明的进展可以按照材料来划分,比如石器时代、青铜器时代、铁器时代、硅器时代等,一种革▃命性的新材料可以颠覆一种产业,甚至改变整个世界。当前,我国在很多高技术领域被国外“卡脖子”,其实很重要的一个方面就是关键材料被“卡脖子”。“我们要紧紧瞄准从0到1的原始创新,为自己定下一个更高的目标,多解决材▼料方面的‘卡脖子’问题,为国家的发展做一点贡献。”俞书宏说,中国々科学家完全有能力、有信心做更好的创新。
碳酸钙在自然界随处可见,很多人认为没啥可做,但俞书宏从2002年回到中科大工作后,一直在跟碳酸钙打ξ 交道。“珍珠母是贝壳←中的内层材料,与珍珠具有相似的组成和结构,通常含有95%以上的碳酸钙。但这种碳酸钙并不是传统意义上的粉末,它形成了一种特殊的结构。”俞书宏透露,他的】研究就是从一个侧面来模仿贝壳、珍珠、骨骼等结构,制备出性能可以◇与自然界依靠生命体创造的材料相媲美的新材料。如今,这些从小小“碳酸钙”中诞生的新材料,已在航空、航天、军事、国防、民生等领域大展身手。
眼光远,还要真行动。“做科研就︼像跑马拉松,如↓果在最后几圈,你想挤进去,必须要有足够的力量和充分的准备。”俞书宏语重心长地说,无论做什么事情都贵在坚持,遇到困难不气馁〓,“虽然付出了未必√有回报,但不付出肯定没回报”。
实∩验室的成果,只有转化为实实在在的产品,才能变成现实生产力。“未来,我们会努力把自己的成果推向实用化。”俞书宏介绍,像他们研发的高性能仿生材料、新型隔热防火材料▅、生物质★涂料等,正在与安徽方面接洽转化,力争尽快实现产业化,让成果走向市场。
兴趣是最好的老师
“做科研的确辛苦,但真正感╱兴趣,就会苦中有乐。只有兴趣驱动的科研,才是最原汁原∞味的,也是最有推动力的。”俞书宏说,他从事科研的动力是源于对自然和科学的热爱。“自然界给了人类非常多的启ㄨ发,给我们的创新提供了源泉。”
一个人对于→一种专业的兴趣,未必天生就有,很多时候需要培养。“我高中的时候,学的最好的是数学。高考时,考得最好的却是化学。”俞书∏宏笑言,他上大学时选择无机化学作为专△业,纯属“机缘巧合”,但在学习的过程中逐渐对无机化学产生了Ψ浓厚的兴趣。上世纪90年代中期,他进入中科大读博士,师从著名无机化学家钱逸泰院士。读博士期间,他与老师等合◎作完成的 “纳米非氧化物的溶剂热合成与鉴定”项目,就夺得2001年度国家自然科学二等↙奖。
“钱老师特别注重对学生兴趣的呵护,在你低谷的时候给你鼓励,在你骄傲的时候适时泼点冷水。如今,钱老师快80岁的高龄,仍然坚持亲自带学生,还在一线工作,这一点大家非∏常敬佩。”俞书@宏回忆说,老师对学生的世界观、人生观、价值观影响非常¤大,很多时候这种影响是潜移默化的。在他自己当老师后,他传承了钱逸泰院士的治学精神,更加注々重培养学生对科研的兴趣,并引导学生养成良好的科研习惯。目前,他培养的博◣士生已有80余人,其中6人入@ 选中组部“青年千人计划”。
早上7点多到实验室,晚上快11点离开,这是俞书宏工作的常态。“你现在不缺科研经费,也不↓需要发论文,为何还有这么大的干♀劲?”他的学生经常问。“我们拿了国家这ω么多研究经费,必须争分夺秒,要拿出有‘含金量’的东西来,回报国家和社会。”俞书宏表示。
(新闻中心)
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