新安晚報(bào) 安徽網(wǎng) 大皖客戶端訊 海灘旁撿到的貝殼能在實(shí)驗(yàn)室里人工合成出來嗎？答案是肯定的，來自中國(guó)科大的俞書宏院士近年來建立了人工仿生合成珍珠母、人工木材等多級(jí)結(jié)構(gòu)材料的合成方法，闡釋了其生長(zhǎng)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了無機(jī)仿生材料跨尺度合成的新途徑，在無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域取得了突出成就。對(duì)于所做的這些研究，他說都是為了今后能夠借用這一機(jī)理，在實(shí)驗(yàn)室中制作諸如人工骨骼和牙齒等，應(yīng)用在老百姓觸手可及的醫(yī)療以及多個(gè)生活領(lǐng)域。
俞書宏
深耕：在仿生材料領(lǐng)域不斷取得新突破
仿生材料指模仿生物的各種特點(diǎn)或特性而開發(fā)的材料。俞書宏介紹說，自然就像是一個(gè)先進(jìn)的“合成工廠”，不斷制造出具有各種奇異功能的生物材料或生物體，通過對(duì)這些生物材料的結(jié)構(gòu)和性能研究，能為人們?cè)谖⒊叨?/span>上的仿生材料設(shè)計(jì)開辟新的途徑。
俞書宏表示，人類對(duì)生物礦物的研究已逾百年，主要研究對(duì)象包括貝殼、骨骼、牙齒、磁小體、硅藻等，研究?jī)?nèi)容包括礦化生長(zhǎng)機(jī)理和生物礦物微觀結(jié)構(gòu)等。通過對(duì)生物礦物微觀結(jié)構(gòu)的觀察和深入研究，人們認(rèn)識(shí)到多級(jí)有序結(jié)構(gòu)對(duì)材料宏觀性能的提升能起到至關(guān)重要的作用，從而開啟了對(duì)仿生結(jié)構(gòu)材料的研究。
多年來，俞書宏在科研上得到的啟示，很多源于大自然?！拔易?002 年回國(guó)以來，便基于自然啟發(fā)，開始從事仿生材料領(lǐng)域的研究工作。從早些年無機(jī)納米材料的仿生合成，到近年來對(duì)宏觀尺度納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的仿生制備及應(yīng)用，進(jìn)行了較系統(tǒng)的探索研究?！?/span>
俞書宏說，目前他帶領(lǐng)課題組在仿生材料方面取得了系列進(jìn)展，包括建立和發(fā)展了系列無機(jī)納米材料的仿生合成、自組裝技術(shù)及模擬生物礦化方法，并基于這些技術(shù)方法成功仿生合成了多種神奇的宏觀尺度輕質(zhì)高強(qiáng)新材料。
例如與天然珍珠母高度類似的人工合成珍珠母；受北極熊毛發(fā)中空結(jié)構(gòu)啟發(fā)，研制的新型輕質(zhì)、保溫、隔熱碳材料；防火、隔熱、耐腐蝕的仿生聚合物木材等。他表示，目前很多成果也在往安徽省的相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化。
2016 年，參照軟體動(dòng)物合成天然珍珠母的砌墻式策略，俞書宏和團(tuán)隊(duì)提出一種新的“組裝與礦化”合成方法，從源頭模仿天然貝殼珍珠層的形成過程和化學(xué)組分，在世界上首次成功礦化合成了人工珍珠母。這種仿珍珠母材料的化學(xué)組分、結(jié)構(gòu)，與天然珍珠母相似，力學(xué)性能相當(dāng)，密度更低，具有優(yōu)越的抗斷裂性能。
發(fā)展：關(guān)注基礎(chǔ)科學(xué)問題錨定研究方向
對(duì)于當(dāng)前納米材料合成面臨的問題，俞書宏指出，簡(jiǎn)單組分與結(jié)構(gòu)的納米材料的可控合成已十分成熟，但其穩(wěn)定性及服役性能往往不佳，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。“在進(jìn)行材料設(shè)計(jì)時(shí)，也應(yīng)該以功能化應(yīng)用為導(dǎo)向，而非漫無目的地將原材料加進(jìn)去、一鍋法反應(yīng)后再簡(jiǎn)單評(píng)估產(chǎn)物形貌和質(zhì)量如何?！?/span>
他判斷，設(shè)計(jì)制備新型多組分異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)納米結(jié)構(gòu)單元的表界面性質(zhì)的調(diào)控，將會(huì)是未來納米材料合成領(lǐng)域研究的重要方向之一。
俞書宏課題組研究人員正在工作。
對(duì)于無機(jī)納米線的宏量制備，俞書宏則強(qiáng)調(diào)了對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)問題的理解。實(shí)現(xiàn)一種納米材料的宏量制備，表面上看似乎是個(gè)單純的工程問題，但在這個(gè)過程中，大規(guī)模的宏量制備和小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室制備是完全不同的物理和化學(xué)過程。如何保證宏量制備納米材料的組分與形貌的一致性和穩(wěn)定性，其中也涉及大量的基礎(chǔ)科學(xué)問題，需要研究者對(duì)納米材料合成的條件、機(jī)理與過程有深入和細(xì)致的了解。
最近，俞書宏帶領(lǐng)課題組實(shí)現(xiàn)了纖維素納米纖維的宏量制備，相對(duì)于成本高、過程復(fù)雜、耗時(shí)超過3 天的傳統(tǒng)制備方法，他們研發(fā)的方法可以在半小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)纖維素納米纖維的快速宏量制備，且具有更好的形貌和性能?！斑@主要是因?yàn)?，我們?duì)一系列關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問題進(jìn)行了深入研究，基于這些研究結(jié)論，設(shè)計(jì)并引入了一系列全新的化學(xué)和物理調(diào)控手段?！?/span>
責(zé)任：用兩個(gè)等式鞭策年輕人不斷進(jìn)步
在從事仿生材料研究的近20 年里，俞書宏屢屢創(chuàng)新，不斷突破原有成就。俞書宏表示，點(diǎn)滴成績(jī)都是過去，作為普通科研人員，他感到大家遇到了一個(gè)新時(shí)代，不論是在全國(guó)還是安徽，對(duì)科教越來越重視，科技創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)包括在國(guó)際上大國(guó)的地位，都起到重要的支撐作用。
他說，科技創(chuàng)新正在祖國(guó)大地蓬勃開展，這更迫切需要廣大科技工作者積極投身其中，奉獻(xiàn)智慧和力量，把本職工作做好。目前國(guó)家急需從0 到1 的基礎(chǔ)研究和“卡脖子”技術(shù)的突破，他將繼續(xù)堅(jiān)持前瞻性、高水平的科學(xué)研究和高端人才培養(yǎng)工作，積極推動(dòng)科研成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，為加快創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)作出應(yīng)有的努力。
對(duì)于如何做好基礎(chǔ)研究、對(duì)年輕的科研人員又有哪些建議，俞書宏表示，首先應(yīng)志存高遠(yuǎn)，坐得了“冷板凳”，專注一個(gè)方向，堅(jiān)持做一些從0 到1 的原創(chuàng)性工作。“要培養(yǎng)自己面對(duì)困難的勇氣和解決問題的能力，而不是圍著‘帽子’和‘票子’轉(zhuǎn)?！逼浯?，應(yīng)重視與同事及其他領(lǐng)域研究者的合作，不要故步自封，科研合作經(jīng)常是“1+1 遠(yuǎn)大于2”，“希望年輕人在確定科研方向時(shí)，多結(jié)合國(guó)情，多思考國(guó)家戰(zhàn)略和老百姓日常生活中的需求，用所學(xué)回報(bào)社會(huì)?！?/span>
在俞書宏院士課題組中，副研究員高懷嶺在中國(guó)科大度過了10年時(shí)光。在實(shí)驗(yàn)室里，他很愛穿一件內(nèi)部定做的文化衫，背后寫了兩個(gè)等式，他說那是俞老師的名言：1.01的365次方=37.8，0.99的365次方=0.03。兩個(gè)等式乍一看沒什么差別，可是結(jié)果卻是大相徑庭。他解釋說：“俞老師也在用這樣的方式激勵(lì)年輕科研工作者，不能懈怠，每天都要進(jìn)步，哪怕只有一點(diǎn)點(diǎn)，一年下來也會(huì)有收獲?！?nbsp;
新安晚報(bào) 安徽網(wǎng) 大皖客戶端 記者陳牧 攝影報(bào)道
院士檔案
俞書宏，1967年8 月生，合肥廬江人，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)系教授，博士生導(dǎo)師，2019 年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士?，F(xiàn)任合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心納米材料與化學(xué)研究部主任，中國(guó)科大蘇州研究院副院長(zhǎng)，安徽省化學(xué)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，中國(guó)化學(xué)會(huì)常務(wù)理事。
目前已在國(guó)際頂尖期刊發(fā)表SCI論文430余篇，被引用52300余次，H因子128，2014-2019年連續(xù)入選全球高被引科學(xué)家名錄。以第一完成人兩次獲得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，2018 年獲安徽省重大科技成就獎(jiǎng)，曾獲國(guó)際水熱-溶劑熱聯(lián)合會(huì)Roy-Somiya 獎(jiǎng)章、英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)《化學(xué)會(huì)評(píng)論》新科學(xué)家獎(jiǎng)、第四屆中國(guó)化學(xué)會(huì)-德國(guó)巴斯夫公司青年知識(shí)創(chuàng)新獎(jiǎng)、第十屆中國(guó)青年科技獎(jiǎng)，以及第二屆全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)?wù)碌取?/span>
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