彭慧勝:高分子材料化學(xué)“闖關(guān)人”
“科學(xué)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(xué)院新晉院士、復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系和先進(jìn)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(xué)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(fù)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(dāng)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(fù)旦擔(dān)任教職。“當(dāng)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(diǎn)不一樣的,于是我就開始嘗試?yán)w維的研究。”彭慧勝回憶道。通過查閱文獻(xiàn),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(tuán)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(xué)術(shù)界的認(rèn)可,并推動了高分子材料化學(xué)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(yùn)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(xué)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(xiàn)的想法,團(tuán)隊用4年時間進(jìn)行了初步驗證。他們做出的金屬主鏈高分子可以精準(zhǔn)控制相對分子質(zhì)量,并可能發(fā)現(xiàn)新的機(jī)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(fèi)曼物理學(xué)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(xué)、歷史、哲學(xué)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(xué)生們從書中尋找科研靈感:“膽子大是因為看得遠(yuǎn),方法科學(xué)高效,有自己的一整套哲學(xué)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(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)論證。”彭慧勝認(rèn)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(yán)謹(jǐn)?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(fù)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(dān)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(fù)其因韌帶損傷而受損的運(yùn)動能力。鮮為人知的是,這項跨學(xué)科研究因涉及領(lǐng)域復(fù)雜,前后耗時6年多,最終有了突破。
這樣的學(xué)科融合成果在彭慧勝團(tuán)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(xué)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(xué)科的講座,他認(rèn)為“不應(yīng)有學(xué)科邊界感”,無論是講人文哲學(xué)經(jīng)典,還是講艱深復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式,他都聽得津津有味。“復(fù)旦的學(xué)科很全,而且實力都比較強(qiáng),這里有自由的學(xué)術(shù)氛圍,鼓勵嘗試學(xué)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(xué)生的想法,鼓勵他們挑戰(zhàn)權(quán)威,反對學(xué)生做“延長線”式的科研課題,不能盲目跟風(fēng),更不能只做容易出論文的課題。
在科研上,彭慧勝對學(xué)生的論文發(fā)表數(shù)量沒有太多要求,他希望學(xué)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(qiáng)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(zhǔn)備,希望點(diǎn)燃孩子們對于科學(xué)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(xué)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(biāo),彭慧勝希望能做出像“圖靈機(jī)”那樣的原創(chuàng)性科研突破。他也期待,復(fù)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。