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侯旭:“玩”科研原创“液体门”

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玉溪广播电台 2020-07-12 10:41

用流动液体来造门,可能吗?

原标题:侯旭:“玩”科研原创“液体门”

侯旭团队设计的“响应性液体门控”的概念图。侯旭供图

用流动液体来造门,可能吗?

厦门大学的青年学者侯旭做到了。这种神奇的“门”,其实是他原创的一种“液体门控”膜材料。膜材料在诸如石油化工、清洁能源、污水处理、净化空气、化学检测等领域已经得到广泛应用,而侯旭提出的“液体门控”概念,为节能、稳定、成本低廉地控制与分离各种流体提供了全新思路,有望助力实现传统膜材料功能和性能的全面提升。

前不久,凭借以上原始创新成果,以及社会公益科普工作的优异表现,侯旭荣获了第二届“全国创新争先奖”的荣誉。

年纪轻轻获此殊荣,这名80后学者是如何做到的?

“玩”科研是他的诀窍之一。他认为:“热爱科研是科研人最重要的品质之一,做研究要有‘玩’的心态。只有喜欢自己的研究,才能够充满兴趣和激情地‘玩’下去,才能够持之以恒地将研究深入下去,否则很难做到极致。”

侯旭从四川大学创新人才班本科毕业后,一路“玩儿”到了国家纳米科学中心、哈佛大学。哈佛博士后工作结束后,尽管收到了国外顶尖科研机构的橄榄枝,他还是选择回国发展,加入厦门大学,并组建了年轻的仿生多尺度孔道团队,瞄准国家相关领域核心技术的需求方向,开展智能新概念材料的研发工作。

该团队最具代表性的工作之一,便是提出和发展了“响应性液体门控”的概念,并在国际上引领这一新方向。最近,他在全球前沿科技直播(iCANX Talks)上,分享了团队的最新研究成果。

无论是在宏观还是微观世界,“门控”都发挥着重要作用。宏观世界里的“门”通常是固态的,比如防盗门、水管的阀门。微观世界的“门”则千奇百怪,比如,人体内细胞膜上控制神经传导的离子通道,就可以被视作是一种离子传输的“门”。而侯旭用液态分子做“门”的灵感,则来源于生物肺泡中的一种结构——库氏孔。

肺泡是一种由液体填充的组织,而肺泡上的库氏孔可以根据周围压力变化进行弹性收缩,形成一种可以开关的孔道。当压力较小时,液体会充满孔道并将其密封,当压力较大时,液体密封“门”则迅速打开,在液“门”开关之间,肺泡中的气体便随之被放行或阻挡在外。受此启发,侯旭提出了“液体门控”的仿生概念。

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为什么一定要创造一种仿生液“门”?侯旭介绍,很多场景都急需一种极度密封、光滑平整、稳定、灵敏的膜材料来做“门”,比如生物医用导管膜材料、智能农业大棚膜,甚至包括重金属污染物与毒品快速检测技术。而他的“液体门控”可以满足需求,因为液体具独特的优势——无缺陷、可达到分子级平整,这使其动态密封性与抗污性等功能远胜于现有的固体材料。

侯旭介绍,在微观世界里,大面积的固体膜材料很难避免缺陷。这意味着,固体膜的门控很难百分之百阻隔微小物质的传输。比如气体分子,就可以轻松穿过一个纳米级的缺口。此外,固体膜材料上的缺口会造成途径物质的残留,积少成多,膜材料就会被污染甚至堵塞,这正是现有污水处理、空气净化、海水净化膜的痛点。

“而液体的流动性可以使材料表面达到分子级的平整,液面没有缺陷。这意味着当液‘门’密封时,即使是气体分子也无法通过;当液‘门’打开时,通过的物质又可以畅通无阻、毫无残留。而且由于液体做成的“门”对压力的感知十分敏感,所以其灵敏度很高。”此外,为了抵消液体在宏观状态下不稳定的劣势,侯旭巧妙地选用固体多孔膜材料来充当“门框”。

“科学家需要想象力。”这是侯旭搞创新的心得。而他的发散思维,或许也和“爱玩儿”有关。

侯旭是各种科幻电影和《人与自然》的忠实粉丝,喜欢从中汲取灵感。他也是个艺术爱好者,喜欢借鉴艺术家欣赏世界的角度与方式。另外,作为一个“贪吃”之人,他还特别钟情于烹饪,擅长做凉拌兔丁、椒麻鸡、水煮鱼、回锅肉……更值得一提的是,侯旭“玩儿”得很灵活,似乎随时可以把各种思维融会贯通。

同时,他也清醒地认识到,灵感可以放飞,但实现灵感必定离不开踏实、勤奋、严谨。侯旭说:“用心研究、耐住寂寞、实事求是、完美主义和天道酬勤,永远不过时。我们应该感恩许许多多前辈无私的奉献和教导,是他们为我们建设世界科技强国打下了扎实基础、铺平了道路。”

在个人的成长轨迹上,侯旭还获得过不少国际认可,包括被美国化学会《工业与工程化学研究》评为2019年“全球有影响力青年学者”之一,被国际纯粹与应用化学联合会遴选为全球青年化学家元素周期表第100号代言人……这些荣誉让他更加明白,个人的收获与时代的机遇密不可分,“只有祖国强大了,个人才能更好地发展”。

“我们很幸运,能够在祖国国力不断强大的今天,为国家的科技事业发展贡献自己的一份力量。”侯旭告诉记者,为了鞭策自己,最近他特意写下几句座右铭:“微纳孔道藏世界,液体门控通乾坤,发展科技为民生,传承奋斗有我辈。”

中青报·中青网记者 张茜 来源:中国青年报返回搜狐,查看更多

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