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师法自然悉真理 寸心入微报春晖——记第二届全国创新争先奖章获得者、中国科学技术大学教授俞书宏院士

来源:2020-07-16作者:王卓

当今世界,新材料科技突出飞猛进。一款天然纳米纤维素高性能结构材料,其密度仅为钢的六分之一,而比强度、比韧性均超过传统合金材料、陶瓷和工程塑料,可承受从零下120℃到零上150℃的极端温度。这款新型材料被成功研制出来,有望替代现有的工程塑料,具有非常广阔的应用前景。喜讯从中科大俞书宏团队传来,相关研究成果已经发表在《科学进展》期刊上。

俞书宏自2002年回国以来,就基于自然启发,开始从事仿生材料领域的研究工作。从早些年无机纳米材料的仿生合成,到近年来对宏观尺度纳米复合结构材料的仿生制备及应用,他都进行了较系统的探索研究。俞书宏带领他的团队,翻山越岭,发现自然之本、研究物质之用,取得了一个又一个科研硕果。

感恩自然的“魔术师”

“做科研的确辛苦,但真正感兴趣,就会苦中有乐。自然界给了人类非常多的启发,给创新提供了源泉。”俞书宏从事科研的动力正是源于对自然和科学的热爱。

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,一直在跟碳酸钙打交道。俞书宏透露,他的研究就是从一个侧面来模仿贝壳、珍珠等结构,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。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,是一个世界公认的难题。“贝壳是一种很好的层状结构,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。”俞书宏团队参照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密度更低、优越抗断裂性能更好的人工珍珠母。如今,这些从小小“碳酸钙”中诞生的新材料,已在航空、航天、国防等领域大展身手。

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。无论是贝壳、珍珠,还是北极熊、爬山虎,都成了他的研究对象。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;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”。“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。”俞书宏坦言,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,人类应该感恩大自然。

不慕名利的探索者

走进俞书宏的办公室,他的桌上摆放着精美的蝴蝶标本、海螺和贝壳等。他对这些研究得如痴如醉,“做科研就像跑马拉松,如果在最后几圈,你想挤进去,就要有足够的力量和充分的准备。科研要志存高远,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。”团队成员特任教授刘建伟说:“俞教授一直号召我们做艰难的任务,不要做跟随性实验。科研要有长时间做冷极凳、长时间得不到认可的心理准备,尝试几百次都是正常的事情,一定要耐得住寂寞、守得住初心。”他印象最深的事情,俞书宏每次从外地出差回来,无论多晚也不是先回家里,而是先到实验室。在科研上,他不管遇到了什么困难,始终专注于自己的方向,坚持做一些从0到1的原创性工作。

基于突出的科研成就和严谨的科研精神,俞书宏先后3次荣获国家自然科学二等奖,并在2018年获得安徽省重大科技成就奖。面对奖项,俞书宏显得非常淡然。他总是强调:“不要报道我个人,多报道团队工作。科研应重视与同事及其他领域的研究者开展合作,不能故步自封,科研上的合作经常是1 1远大于2”。5月30日,第二届全国创新争先奖表彰奖励大会在京举行。得知自己荣获全国创新争先奖章,俞书宏只是平静地说:“这是国家还有科学界对我们多年来工作的一个认可,我们赶上了新时代,国家给了我们科研工作者很好的条件。所有成绩都只属于过去,一切都是新的起点,需要我们做的还有很多。”

他时刻关注国内外最新前沿动向,办公室书架上摆放着一系列相关研究领域的刊物,墙壁上悬挂着的山水画《黄山烟云》和《溪边和鸣》,正如他内心坚韧不拔、质朴低调的写照,团队合作,最终汇聚成科研的巨大力量。

心系家国的育英人

在致力于科研的同时,俞书宏还把人才培养放在重要的位置。中国科学技术大学博士后管庆方说:“俞老师给了我们非常宽松的科研氛围,但在细节上他对我们要求非常严格、严谨,并鼓励我们勇于创新。”

俞书宏一直很有家国责任感和社会担当。当前,我国在很多高技术领域被国外“卡脖子”,很重要的方面就是关键材料上存在瓶颈。“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‘卡脖子’问题,为国家发展做贡献。”俞书宏说,中国科学家完全有能力、有信心做更好的创新。希望年轻人在确定自己科研方向时,多结合国情,多思考国家战略和老百姓日常生活中的需求,用自己所学回报社会。

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。目前,他培养的博士生已有80余人。

同时,强烈的社会责任感也不断激励着俞书宏,要时刻保持科研创新的初心。针对社会上塑料污染问题,俞书宏团队致力于研究可降解塑料;针对社会上雾霾严重的问题,俞书宏团队研究出物美价廉的除雾霾产品。2020年疫情最严重的时期,俞书宏以时不我待的紧迫感,带领团队加紧研究怎样提高防护服的透气舒适性,并联合中科大先研院,新成立安徽中科微纳新材料有限公司,研制生产出纳米材料涂层。这种涂层可以有效取代熔喷布,极大降低了口罩、防护服的成本。俞书宏说道:“实现高性能纳米材料实际应用是我们的最终目标,我们会更加关注社会上对新材料的各种需求”。

“瀚海星云万里路,红专并进写华章”,2019年11月22日,中国科学院公布2019年新增选院士名单,中科大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。“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,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。


责任编辑:史洪芳

    
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