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2024年01月25日
【人民日报】把力量汇聚在一个突破口上

中国科学院院士、中国科学技术大学教授俞书宏带领团队——

把力量汇聚在一个突破口上

(讲述·弘扬科学家精神)

本报记者 李俊杰 

俞书宏院士(中)带领团队做实验。

李晓萌摄

人物小传

俞书宏:1967年8月生,安徽庐江人,中国科学院院士,现任中国科学技术大学杰出讲席教授、南方科技大学创新材料研究院院长。他长期从事无机材料的仿生合成与功能化的研究,创立了介观尺度“组装与矿化”相结合的合成方法,创制了一系列仿生复杂多级结构材料;曾获国家自然科学奖二等奖、第二届全国创新争先奖等。

走进中国科学院院士、中国科学技术大学杰出讲席教授俞书宏的办公室,书桌旁摆放的一个两层玻璃展示柜格外引人注目:柜子有微波炉大小,里面放满了形状各异的贝壳。

“这些贝壳虽然看起来普通,但它对我们研究新材料帮助很大。”俞书宏说,“我们就是要持续从大自然中获取科研灵感。”

20多年来,俞书宏团队在仿生材料领域不断取得新突破。去年,《科学》杂志发表了俞书宏团队联合中国科学技术大学吴恒安教授团队的研究成果,揭示了河蚌铰链耐疲劳的奥秘,并提出一种多尺度结构设计与成分固有特性相结合的耐疲劳新策略。

“把原理应用到新材料设计中去”

“从自然界获得的天然生物材料,不仅其物质组成未知,而且其结构设计是从宏观尺度直达分子尺度。想要把如此复杂的材料结构以及性能之间的联系说清楚,难度很大。”俞书宏团队成员、中国科学技术大学副研究员茅瓅波说,从最开始关注到河蚌的铰链部位到文章成功发表,他们用了整整10年。

2013年,刘蕾正在俞书宏团队做博士后研究。“我研究的方向是河蚌珍珠层的结构与力学性能。”已在企业工作的刘蕾说,“俞老师建议我观察河蚌外壳珍珠层与两壳中间的铰链部位微观结构的差异性,这对我很有启发。”

2015年,刘蕾已将铰链部位的结构和物质组成解析出来,“此前,科学家们都在关注河蚌珍珠层的结构与力学性能,几乎没人注意到铰链区域。”刘蕾说,他想把已有的成果整理一下,发表出来。

没想到,俞书宏却不同意立即发表。“这是一个很好的课题,不能轻易放手!哪怕需要投入再长的时间,也一定要弄明白结构和功能之间的关系,最好把原理应用到新材料设计中去。”俞书宏说。

后来,这项研究被当时的博士生茅瓅波和硕士生孟祥森接手,两人在俞书宏的指导下,又合作了6年。

“我原本以为研究只剩下一些扫尾工作,只要补充几组测试、整理一些数据就可以了。”孟祥森说,“没想到,随着对铰链的认识越发深入,需要解释的问题就越多。”

“俞老师定期关注我们的研究进度,遇到困难就带着我们反复实验,直至问题解决。”茅瓅波说,“他时常教导我们,做科研就像跑马拉松,贵在坚持。如今,这场持续10年的科研马拉松,已经抵达阶段性终点。”

“从零开始,靠自己摸索”

“这项成果对研究含脆性组元的材料在较大形变下耐疲劳设计具有重要意义。”谈起《科学》杂志发表的这篇论文,俞书宏说。2002年回国后,俞书宏便开始组建团队,从事仿生材料研究……

“从零开始,靠自己摸索。为了揭示河蚌铰链耐疲劳的奥秘,我们想了不少办法,下了很多功夫!”孟祥森回忆,为了验证铰链的耐疲劳性能,他们设计并自行搭建了疲劳测试装置;解剖铰链部位折扇区的晶体学特征时,他们又搭建了自动测试平台;为了阐明河蚌铰链结构与功能之间的关系,他们与吴恒安教授团队合作,通过分级建模和分级模拟,解决了难题。

近年来,俞书宏团队持续向“自然”学习,获取仿生合成的灵感:通过分析北极熊毛发,研制出能应用于建筑等领域的保温隔热材料;模仿竹子结构,成功制备出一种新型高效纳米材料;受到“藕断丝连”的启发,研制出可用于手术缝线的仿莲丝细菌纤维素水凝胶纤维……

“大自然就像一个奇妙的‘合成工厂’,不断制造出具有各种奇异功能的生物材料或生物体。”俞书宏说,要学会发现自然界生物材料的特殊性质,再通过解析自然材料,特别是生命体所创造的具有复杂结构的生物材料,弄清楚材料组成、结构与功能之间的关系,指导科研工作者在仿生领域开展更多研究。

“做研究,需要长期泡在实验室”

“这场马拉松,如果没有勤奋和坚持,跑不到终点。”在俞书宏看来,长达10年的研究,离不开团队青年科研工作者对同一个方向的专注。

孟祥森介绍,在他们组待过的人都知道,俞书宏每天早上7点多就到实验室,直到晚上11点才走,节假日也很少休息。

“做研究,需要长期泡在实验室,一待十几个小时是常有的事儿。”俞书宏鼓励学生多做创新性的研究,但在具体研究过程中,又要求他们把力量汇聚在一个突破口上。“要有耐心和韧劲,不能急于求成。”

招收学生时,俞书宏比较看重学生的科研态度。茅瓅波在实验室待了7年,只发表了两篇论文。俞书宏团队里,很多人博士毕业后选择继续留下,为的就是把工作做深入、做出更好的成果。

在团队的实验室里,不少同学穿着同样款式的黑色T恤。从前面看,这件衣服很普通,而后面印着两行数学算式:“1.01^365=37.8”和“0.99^365=0.03”。

“这是我们实验室的文化衫。”孟祥森解释道,“算式上列出了1.01的365次方能达到37.8,而0.99的365次方却只有0.03。俞老师经常提醒我们要脚踏实地,每天多努力一点和少努力一点,一年365天累积下来的结果,差距是巨大的。”

这些年,俞书宏言传身教,带领团队不断突破自我。“仿生材料未来发展前景非常广阔,我们要创制出更具优越性能的新材料,让它们在各个领域发挥独特的功能。”俞书宏说,这是团队日后努力的方向。

“科研很苦,但坚持很酷”(记者手记)

采访俞书宏院士团队过程中,“坚持”是记者听到的次数最多的词。俞书宏院士也常把这样一句话挂在嘴边:“科研很苦,但坚持很酷。”

坚持,是身处漫长的探索期,坚持“板凳坐得十年冷”的耐力;是面对各种难题,朝着既定目标努力的劲头;是肩负重大科研任务,发扬一代代科研人员接续奋斗精神的顽强斗志。

经过多年努力,通过科研工作者们的刻苦攻关,我国科技整体水平大幅提升,一些重要领域跻身世界先进行列,某些领域正由“跟跑者”向“并跑者”“领跑者”转变。科研之路恰似一场马拉松,只要认定目标,坚持不懈,就一定能在努力实现高水平科技自立自强的征程上实现更多突破、取得更大成绩。


来源:《人民日报》(2024年01月24日 第06版)

http://paper.people.com.cn/rmrb/html/2024-01/24/nw.D110000renmrb_20240124_1-06.htm


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