彭慧勝:高分子材料化學“闖關(guān)人”
“科學有很多不同的突破口,要找到這個突破口,是需要想象力的。”近日,中國科學院新晉院士、復旦大學高分子科學系和先進材料實驗室教授彭慧勝如是說。
彭慧勝長期致力于高分子纖維器件的研究。他在國際上率先提出了纖維狀能源與電子器件的研究思路,創(chuàng)建出具有發(fā)電、儲能、顯示等全新功能的高分子纖維器件,構(gòu)建出新型柔性織物集成系統(tǒng),推動了高分子材料化學領(lǐng)域的發(fā)展。
圖為彭慧勝院士(左二)在做實驗。 (成釗 攝)
持續(xù)耕耘 積累科研創(chuàng)新“直覺”
在復旦讀研時,彭慧勝是有名的實驗室“居民”,他努力用半年時間“啃”下了陰離子聚合實驗這塊“硬骨頭”。這個實驗難度高,很多人都望而卻步,彭慧勝卻堅持做下來了。這次成功給了他做科研的信心。
畢業(yè)后,在一次偶然的聊天中,他從同事口中得知,由于火星登陸車的太陽能電池板是硬的,登陸車在經(jīng)過凹凸不平的星球表面時,可能會卡在石頭里,從而造成麻煩。“我當時就想,如果把電池做成軟的,比如像衣服那樣的纖維,是不是就很容易解決這個問題?”從此,一個大膽的想法在彭慧勝心中開始醞釀。
2008年,彭慧勝回到復旦擔任教職。“當時已經(jīng)有很多薄膜電池相關(guān)的研究,但我想不能跟著別人走,想做點不一樣的,于是我就開始嘗試纖維的研究。”彭慧勝回憶道。通過查閱文獻,他發(fā)現(xiàn)纖維電池的相關(guān)研究少之又少,存在巨大發(fā)展空間。憑借良好的直覺與不懈的努力,他帶領(lǐng)團隊在纖維電池領(lǐng)域耕耘十多年,最終實現(xiàn)纖維電池的研發(fā)及規(guī)模應(yīng)用。
十多年來,彭慧勝研發(fā)了系列纖維材料與器件新技術(shù),成果得到了國際學術(shù)界的認可,并推動了高分子材料化學領(lǐng)域的發(fā)展。十年如一日的耕耘讓他積累了對科研創(chuàng)新突破口的良好“直覺”,他用自己熱愛的羽毛球運動打了個比方:“接高速球的時候有時是憑感覺,這種感覺是打了很多次球后積累出來的,做科研也是一樣。”
“從0到1” 科研需要大膽想象
長久以來,無論是天然高分子,還是合成高分子,高分子的主鏈都是由碳、氮、氧等非金屬元素構(gòu)成。彭慧勝卻大膽猜想,元素周期表里面80%是金屬元素,能否用金屬元素代替過去傳統(tǒng)的碳氮氧結(jié)構(gòu)?
學生們第一次聽到這個想法時都嚇了一跳,感覺無從下手。而對于這樣一個很難找到參考文獻的想法,團隊用4年時間進行了初步驗證。他們做出的金屬主鏈高分子可以精準控制相對分子質(zhì)量,并可能發(fā)現(xiàn)新的機制和規(guī)律,發(fā)明新的材料體系,實現(xiàn)“從0到1”的突破。目前,這個方向剛剛起步,彭慧勝也表示,接下來仍然有很多問題需要解決。
《詩經(jīng)》《靜靜的頓河》《費曼物理學講義》.……在彭慧勝的書柜里,除了高分子領(lǐng)域相關(guān)的專業(yè)書,文學、歷史、哲學及不同領(lǐng)域的經(jīng)典書籍占了一半。廣泛的涉獵讓他有了廣闊視角和豐富想象。他也經(jīng)常提倡學生們從書中尋找科研靈感:“膽子大是因為看得遠,方法科學高效,有自己的一整套哲學體系,所以才能夠有自信。”
“‘從0到1’,需要的是想象力;‘從1到100’,需要的則是嚴謹?shù)目茖W論證。”彭慧勝認為,從基礎(chǔ)理論到原創(chuàng)技術(shù),再到最后的工程化應(yīng)用,科研鏈條在不同階段各有側(cè)重。找到創(chuàng)新突破口后,下一步就需要通過嚴謹?shù)倪壿媮砬髮嵳撟C。
今年5月,Nature子刊Nature Nanotechnology發(fā)表了由彭慧勝與復旦高分子系陳培寧、孫雪梅,附屬中山醫(yī)院丁琛,附屬華山醫(yī)院陳世益共同擔任通訊作者的人工韌帶研究。這款人工韌帶具有與天然韌帶相似的各向異性結(jié)構(gòu),可以與宿主的骨骼結(jié)合,恢復其因韌帶損傷而受損的運動能力。鮮為人知的是,這項跨學科研究因涉及領(lǐng)域復雜,前后耗時6年多,最終有了突破。
這樣的學科融合成果在彭慧勝團隊還有很多。“我覺得一定要廣泛合作,不光是國內(nèi)合作,還是國際合作,一定要足夠開放。”彭慧勝說,合作不僅能推動研究,更能讓人從中學到東西,為今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
平日里,彭慧勝喜歡去聽不同學科的講座,他認為“不應(yīng)有學科邊界感”,無論是講人文哲學經(jīng)典,還是講艱深復雜的數(shù)學公式,他都聽得津津有味。“復旦的學科很全,而且實力都比較強,這里有自由的學術(shù)氛圍,鼓勵嘗試學科交叉。”彭慧勝這樣說。
甘坐“冷板凳” 致力原創(chuàng)性科研突破
彭慧勝尊重學生的想法,鼓勵他們挑戰(zhàn)權(quán)威,反對學生做“延長線”式的科研課題,不能盲目跟風,更不能只做容易出論文的課題。
在科研上,彭慧勝對學生的論文發(fā)表數(shù)量沒有太多要求,他希望學生們能靜下心來去“啃些硬骨頭”。“如果沒有彭老師的鼓勵支持,我們可能不太敢做這么長周期的課題。”彭慧勝的博士后唐成強說,在讀博的5年時間里,他堅持甘坐“冷板凳”,深耕纖維生物傳感領(lǐng)域難題,在這片領(lǐng)域不斷探索。
近年來,彭慧勝經(jīng)常會給孩子們做科普講座。每次講座前,他都會精心準備,希望點燃孩子們對于科學的興趣。在幼兒園做講座時,小朋友們聽完像潮水一樣圍過來,向彭慧勝問各種各樣的問題,現(xiàn)場還有一個6歲的小朋友告訴彭慧勝,他長大以后一定要做化學家。這讓彭慧勝聽了心潮澎湃,直呼“這報告太值得了”。
談起自己未來的科研目標,彭慧勝希望能做出像“圖靈機”那樣的原創(chuàng)性科研突破。他也期待,復旦高分子系的師生們未來能做出諾貝爾獎級別的科研成果,有朝一日,他們的名字也能出現(xiàn)在國內(nèi)外的教科書里,雖然這極其艱難,但值得努力嘗試。“希望我們能再花30年,做一個重大成果出來。”彭慧勝堅定地說。