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让显示器件像衣服一样“穿”在身上(讲述·弘扬科学家精神)

2022-07-28 05:39 
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  彭慧胜(左二)在实验室指导学生。

杨铭宇摄

人物名片

彭慧胜:1976年生,湖南省邵阳人,复旦大学高分子科学系教授、系主任,国家杰出青年科学基金获得者、国家有突出贡献中青年专家,曾获中国青年科技奖、国家自然科学二等奖等荣誉。他带领团队深耕高分子纤维器件领域,率先创建出织物显示器件,让织物显示器件像衣服一样轻薄、透气、可贴合在不规则基底上。其团队实现的柔性显示织物及其智能集成系统入选“2021年中国光学十大进展”基础研究类;实现的高性能纤维锂离子电池规模化制备入选“2021年中国十大科学进展”。

将显示器件像衣服一样“穿”在身上,人们可能会觉得很科幻;但对复旦大学高分子科学系主任彭慧胜教授而言,这个场面正是他的科研方向——高分子纤维器件领域。如今,他带领团队经过15年攻关真的做出来了!

年复一年,彭慧胜潜心攻关,把普遍认为不可能实现的纤维电池高性能化及应用做出了创新与突破。

2022年,彭慧胜所在团队实现的柔性显示织物及其智能集成系统入选“2021年中国光学十大进展”基础研究类;其实现的高性能纤维锂离子电池规模化制备入选“2021年中国十大科学进展”。

大学四年:他有三个暑假在图书馆度过,阅读大量文史哲经典,打下人文基础

近些日子,彭慧胜一直待在复旦大学江湾校区实验室里,指导学生科研……

“科研时间十分宝贵,再苦再难也不能停。可能因为我经历过更加艰难的时刻吧。”彭慧胜说的“艰难时刻”,是2005年,他在美国留学期间,经历了卡特里娜飓风,整座城市被淹,学校停发奖学金;之后近一年,他都过着颠沛流离的生活,科研时断时续。

彭慧胜青少年时期成长于湖南邵阳山区,记忆最深的是每天早起从池塘里舀水浇灌稻田,放学回家在锅里找剩饭和锅巴。清苦的日子,父亲带回来的散文和诗集,便是犒赏彭慧胜的精神大餐。通过读书,他梦想着有朝一日能走出大山……

通过高考,1995年,彭慧胜来到中国纺织大学(现东华大学)报到,就读心仪的高分子材料专业。他发现学校离上海图书馆不过3公里,心里高兴极了!大学四年里,他有三个暑假都在上海图书馆度过,每天兜里揣两个馒头和一瓶凉白开,在图书馆开门前到,闭馆时离开;他阅读了大量文史哲经典,为日后走上科研之路打下了人文基础。

“除了学习自然科学知识外,科研不只是在实验室里做实验,还要有哲学、科学史等方面的思维训练。”彭慧胜说。时至今日,他仍保持着每年读20多本人文社科类书籍的习惯;他为学生们开出的必读书单里,包含几十本哲学、科学史名著。

读研期间:他有时索性就睡在实验室里,是出了名的实验室“居民”

系里师生都知道,彭慧胜是出了名的实验室“居民”。2000年,他到复旦大学读研究生,导师问他愿不愿意做阴离子聚合,“这个工作不能发论文,但可以为后面的研究提供基础材料”。当时,阴离子聚合合成出的嵌段共聚物主要从国外购买,一克就要好几千元。

彭慧胜二话不说就接了下来。半年里,他不知做了多少实验,大多失败。早上8点进入实验室做到下午,失败了从头再来;实验室晚上10点半关门,但他的实验不能停,索性就睡在实验室里。

半年后,彭慧胜第一次成功实现阴离子聚合,合成出嵌段共聚物;他进阶到高分子自组装研究,开始发表系列论文。

研究生阶段科研的顺利开展,让彭慧胜对继续深造充满信心。通过参加国际学术会议,他遇到了2000年诺贝尔化学奖获得者——高分子材料领域的三位科学家;尽管英语说得磕磕巴巴,但他鼓起勇气介绍自己的科研情况;三位科学家欣然同意,为他的留学申请做了推荐。

彭慧胜以为,读研期间发表的多篇论文,加上三位科学家的推荐,一定能让他获得名校的垂青,但连续几份申请递出去,却都杳无音信……一位评审老师告诉他,原来他们认为这种找名人加持的行为有失科研工作者严谨治学的风范。

彭慧胜恍然大悟,他没有放弃,继续寻找机会;终于利用在国际会议上做墙报交流的机会,获得一位教授的认可,获得出国深造的机会。2006年,饱受飓风之苦的彭慧胜,凭着出色的科研成绩取得博士学位顺利毕业。同年10月,他获得在美国一家条件顶尖的实验室工作的机会。

在这里,他接触到了此前从未涉足过的碳纳米管研究。他当时无意听到:如果电池材料都做成像布料一样柔软,是不是就可以避免探测器着陆星球表面时产生的磕碰了?很多年里,电子器件都朝着微型化、柔性化、集成化方向发展,学界主流的研究是薄膜。但彭慧胜却不走寻常路,一头扎进纤维研究10多年,“做科研更需要不顾一切的勇气和丰富的想象力”。彭慧胜说。

回国之后:他定了三个目标:完成1项重要科学发现、诞生10个系列产品、培养100名优秀人才

在美国工作两年后,彭慧胜决定放弃丰厚待遇,回到复旦大学。“科学无国界,科学家有国籍,我要回国的感情和倾向是天然的。”回国后,彭慧胜就给科研团队定了三个“1”目标:完成1项重要科学发现、诞生10个系列产品、培养100名优秀人才。他认为,科研人员要设立远大目标,但科研工作要脚踏实地,一步一个脚印。

当时很多科学家认为,纤维电池的内阻随长度增加而增大,无法实现电池高性能化,更别说大规模应用了。面对传统观点,彭慧胜敢于挑战。他发现纤维电池内阻随长度增加,反而先降低后趋稳定,呈现独特的函数关系。他带领团队研制出20多种纤维器件,其中纤维锂离子电池具有优异且稳定的电化学性能,能源密度较过去提升了近2个数量级。他们还与产业界合作,建立了世界上首条纤维锂离子电池生产线,相关产品已应用于航天、高铁、汽车等领域。

博士后曾凯雯是近期驻扎在实验室的团队成员之一。这两年,他都在攻关某种高性能的全新材料。曾凯雯说,这项工作前期探索时间长,他在博士后阶段的论文产出并不高。能坚持在“无人区”里啃硬骨头,离不开导师彭慧胜的支持鼓励。“彭老师给了我宽松的科研环境,帮我解决很多难题,但从不给我设定发论文的指标。”

在彭慧胜眼里,教书育人与科研工作同等重要。2019年,他出版了一本书——《读研究生,你准备好了吗?》,从为什么要读研究生、如何选导师,到科研中如何与他人合作交流,再到未来的就业发展,用自己的心路历程为有志于投身科研的学生们解答了可能遇到的很多疑难困惑。

“教育的本质是一棵树摇动另一棵树,一朵云推动另一朵云。”对于这句话,彭慧胜深信不疑。“科学面前,永远做好奇的小学生。”彭慧胜说。

■记者手记

尝过“苦”才能品出“甜”

采访中,彭慧胜多次提到“科研时间”的宝贵,他一直强调要把时间投入到有价值、有意义的科研事业中。从学生时代开始,他就格外珍惜光阴。高考后,彭慧胜立刻投身自己热爱的专业潜心学习,打牢科研基本功。在他看来,科研的意义就在于探索未知、蹚出新路,而不是重复别人走过的路。

科研历程并非一帆风顺,经历挫败后,他更加懂得,研究来不得半点心浮气躁,必须脚踏实地。彭慧胜常说,科研像一盒苦涩却能久久回甘的巧克力,尝过科研的“苦”,才能品出科研的“甜”。对于科研工作者而言,只有耐得住寂寞,坐得住“冷板凳”,才能向着心中的远大目标不断靠近。他自己这么做着,也这么教诲着学生……

(黄晓慧)

【责任编辑:张天磊】
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