彭慧胜:高分子材料化学“闯关人”

  “科学有很多不同的突破口,要找到这个突破口,是需要想象力的。”近日,中国科学院新晋院士、复旦大学高分子科学系和先进材料实验室教授彭慧胜如是说。

  彭慧胜长期致力于高分子纤维器件的研究。他在国际上率先提出了纤维状能源与电子器件的研究思路,创建出具有发电、储能、显示等全新功能的高分子纤维器件,构建出新型柔性织物集成系统,推动了高分子材料化学领域的发展。  

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图为彭慧胜院士(左二)在做实验。 (成钊 摄)

  持续耕耘  积累科研创新“直觉”

  在复旦读研时,彭慧胜是有名的实验室“居民”,他努力用半年时间“啃”下了阴离子聚合实验这块“硬骨头”。这个实验难度高,很多人都望而却步,彭慧胜却坚持做下来了。这次成功给了他做科研的信心。

  毕业后,在一次偶然的聊天中,他从同事口中得知,由于火星登陆车的太阳能电池板是硬的,登陆车在经过凹凸不平的星球表面时,可能会卡在石头里,从而造成麻烦。“我当时就想,如果把电池做成软的,比如像衣服那样的纤维,是不是就很容易解决这个问题?”从此,一个大胆的想法在彭慧胜心中开始酝酿。

  2008年,彭慧胜回到复旦担任教职。“当时已经有很多薄膜电池相关的研究,但我想不能跟着别人走,想做点不一样的,于是我就开始尝试纤维的研究。”彭慧胜回忆道。通过查阅文献,他发现纤维电池的相关研究少之又少,存在巨大发展空间。凭借良好的直觉与不懈的努力,他带领团队在纤维电池领域耕耘十多年,最终实现纤维电池的研发及规模应用。

  十多年来,彭慧胜研发了系列纤维材料与器件新技术,成果得到了国际学术界的认可,并推动了高分子材料化学领域的发展。十年如一日的耕耘让他积累了对科研创新突破口的良好“直觉”,他用自己热爱的羽毛球运动打了个比方:“接高速球的时候有时是凭感觉,这种感觉是打了很多次球后积累出来的,做科研也是一样。”

  “从0到1”  科研需要大胆想象

  长久以来,无论是天然高分子,还是合成高分子,高分子的主链都是由碳、氮、氧等非金属元素构成。彭慧胜却大胆猜想,元素周期表里面80%是金属元素,能否用金属元素代替过去传统的碳氮氧结构?

  学生们第一次听到这个想法时都吓了一跳,感觉无从下手。而对于这样一个很难找到参考文献的想法,团队用4年时间进行了初步验证。他们做出的金属主链高分子可以精准控制相对分子质量,并可能发现新的机制和规律,发明新的材料体系,实现“从0到1”的突破。目前,这个方向刚刚起步,彭慧胜也表示,接下来仍然有很多问题需要解决。

  《诗经》《静静的顿河》《费曼物理学讲义》.……在彭慧胜的书柜里,除了高分子领域相关的专业书,文学、历史、哲学及不同领域的经典书籍占了一半。广泛的涉猎让他有了广阔视角和丰富想象。他也经常提倡学生们从书中寻找科研灵感:“胆子大是因为看得远,方法科学高效,有自己的一整套哲学体系,所以才能够有自信。”

  “‘从0到1’,需要的是想象力;‘从1到100’,需要的则是严谨的科学论证。”彭慧胜认为,从基础理论到原创技术,再到最后的工程化应用,科研链条在不同阶段各有侧重。找到创新突破口后,下一步就需要通过严谨的逻辑来求实论证。

  今年5月,Nature子刊Nature Nanotechnology发表了由彭慧胜与复旦高分子系陈培宁、孙雪梅,附属中山医院丁琛,附属华山医院陈世益共同担任通讯作者的人工韧带研究。这款人工韧带具有与天然韧带相似的各向异性结构,可以与宿主的骨骼结合,恢复其因韧带损伤而受损的运动能力。鲜为人知的是,这项跨学科研究因涉及领域复杂,前后耗时6年多,最终有了突破。

  这样的学科融合成果在彭慧胜团队还有很多。“我觉得一定要广泛合作,不光是国内合作,还是国际合作,一定要足够开放。”彭慧胜说,合作不仅能推动研究,更能让人从中学到东西,为今后的发展奠定基础。

  平日里,彭慧胜喜欢去听不同学科的讲座,他认为“不应有学科边界感”,无论是讲人文哲学经典,还是讲艰深复杂的数学公式,他都听得津津有味。“复旦的学科很全,而且实力都比较强,这里有自由的学术氛围,鼓励尝试学科交叉。”彭慧胜这样说。

  甘坐“冷板凳”  致力原创性科研突破

  彭慧胜尊重学生的想法,鼓励他们挑战权威,反对学生做“延长线”式的科研课题,不能盲目跟风,更不能只做容易出论文的课题。

  在科研上,彭慧胜对学生的论文发表数量没有太多要求,他希望学生们能静下心来去“啃些硬骨头”。“如果没有彭老师的鼓励支持,我们可能不太敢做这么长周期的课题。”彭慧胜的博士后唐成强说,在读博的5年时间里,他坚持甘坐“冷板凳”,深耕纤维生物传感领域难题,在这片领域不断探索。

  近年来,彭慧胜经常会给孩子们做科普讲座。每次讲座前,他都会精心准备,希望点燃孩子们对于科学的兴趣。在幼儿园做讲座时,小朋友们听完像潮水一样围过来,向彭慧胜问各种各样的问题,现场还有一个6岁的小朋友告诉彭慧胜,他长大以后一定要做化学家。这让彭慧胜听了心潮澎湃,直呼“这报告太值得了”。

  谈起自己未来的科研目标,彭慧胜希望能做出像“图灵机”那样的原创性科研突破。他也期待,复旦高分子系的师生们未来能做出诺贝尔奖级别的科研成果,有朝一日,他们的名字也能出现在国内外的教科书里,虽然这极其艰难,但值得努力尝试。“希望我们能再花30年,做一个重大成果出来。”彭慧胜坚定地说。

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