《未來中國》趙東元開啟介孔世界 徐志勝“材”貌雙全成實力派
趙東元院士和科學(xué)引薦人陳辰
人類每一次文明的跨越,都有新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。從石器時代、青銅時代、鐵器時代到硅基時代,新材料對我們生活的改變越來越大??萍几淖兩?,材料改變世界。21世紀(jì),新一代材料風(fēng)起云涌,信息、能源、生物等各個領(lǐng)域的革命和顛覆,無一例外依賴于材料的研究突破。
本期《未來中國》聚焦材料,邀請到國家自然科學(xué)一等獎的獲獎?wù)?、中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院院長趙東元,科普其研究領(lǐng)域,介紹介孔材料的研究與探索。更有五名、來自不同專業(yè)學(xué)科背景的、高學(xué)歷科學(xué)青年進行科學(xué)競演,揭開化學(xué)材料神秘的面紗。
材料人材料魂 材料應(yīng)用大顯神通
材料科學(xué)究竟學(xué)的是什么?“反正不是學(xué)造塑料袋”,材料科學(xué)與工程學(xué)碩士畢業(yè)的“脫口秀門面擔(dān)當(dāng)”徐志勝,節(jié)目上一開口就“調(diào)侃”自己很難和別人解釋清楚自己所學(xué)的專業(yè),并笑稱自己“不是學(xué)材料的材料”。在節(jié)目中他談到,浪漫的“理工男”李白和被蘋果砸壞腦袋的牛頓對材料學(xué)有貢獻(xiàn),就連女媧都是“材料學(xué)專家”。明明可以在脫口秀領(lǐng)域靠顏值吃飯的徐志勝,這次要靠真材實料展現(xiàn)實力了。
彎曲的勺子一秒就能恢復(fù)正常,黑色的液體倒入培養(yǎng)皿變成“毒液”形狀,云朵看得見也摸得著,這都不是天馬行空的想象,是青年團成員、北大腦科學(xué)博士談汪帶來的神奇“魔術(shù)”。但隱藏在魔術(shù)背后的秘密卻被科學(xué)家一眼看穿,那么,液態(tài)的金屬、固態(tài)的氣體,這些神器材料究竟是什么?現(xiàn)場化學(xué)實驗讓青年團和主持人連呼神奇,趙東元院士都感慨“材料的發(fā)展確實能超出大家的想象”。
整形燒傷外科醫(yī)生徐曄在節(jié)目中介紹了自己從事手術(shù)過程中應(yīng)用的材料,有轉(zhuǎn)基因的豬皮、羅非魚皮等。此外,他還在節(jié)目中公開了上海九院骨科團隊首創(chuàng)了一種新型3D生物材料打印技術(shù),通過提取患者本身的細(xì)胞來仿真打印其需要植入的骨骼材料,完全做到“取之于你,用之于你”。相信在不遠(yuǎn)的將來,人類的生命將會因為材料的革新而發(fā)生革命性的變化。
塑料袋的大量使用產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的白色污染,科學(xué)家們?yōu)榇嗽诓粩嗟匮芯克芰系奶娲?。科學(xué)青年團成員林鷹谷現(xiàn)場帶來了一個“普通”的塑料袋,它有什么特別之處?此外,他還向大家介紹了一種“蘑菇”做的材料。這種材料的優(yōu)勢明顯,是否有望在未來代替塑料大規(guī)模應(yīng)用在其他更多領(lǐng)域?
顯微鏡是諸多學(xué)科中都要用到的觀測設(shè)備。元宇宙開發(fā)者薛來向大家介紹的科學(xué)神器可不是咱們中學(xué)實驗室常見的光學(xué)顯微鏡,因為材料領(lǐng)域需要能放大一百萬倍甚至五千萬倍的先進顯微鏡。那么,那些無法被觀測到的一些化學(xué)分子結(jié)構(gòu)是怎樣被觀測到的呢?
“造孔之人”趙東元的異想天開與腳踏實地
介孔材料是20世紀(jì)發(fā)展起來新的材料體系,具有規(guī)則排列、大小可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu)及高的比表面積和大的吸附容量,在生物化學(xué)等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但在2001年左右,介孔材料都局限于無機化學(xué)之中,有機介孔是如何研究出來的呢?
本期《未來中國》節(jié)目邀請到中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授趙東元。他和他的研究團隊原創(chuàng)性提出了有機-有機自組裝思想,突破介孔研究大難題,創(chuàng)制了有序功能介孔高分子和碳材料,獲得國家自然科學(xué)一等獎。國際學(xué)術(shù)界評價這項研究的貢獻(xiàn)為“先驅(qū)”與“里程碑”。
回顧介孔材料的研究過程,趙東元院士透露,研究一開始很難,走了很多彎路,最后轉(zhuǎn)機竟然來自一個本科歷史系的學(xué)生。介孔研究有所突破之后,趙東元帶領(lǐng)團隊深耕有機介孔這一領(lǐng)域,也產(chǎn)生了更多應(yīng)用的創(chuàng)想。目前,趙東元團隊研究當(dāng)介孔材料作為催化劑已經(jīng)應(yīng)用于石油化工中,大大提高重油轉(zhuǎn)化效率,全國推廣后每年為中石化增產(chǎn)約150億。而對于未來研究與應(yīng)用方向,趙東元也一番暢想,并希望介孔材料像樂高一樣,不斷組織起來,產(chǎn)生出各種各樣的新材料。
除了做科研,趙東元院士認(rèn)為科學(xué)需要傳承,一個科學(xué)家的職責(zé),是要喚醒社會對科學(xué)的重視,于是他堅持給本科生上課。從無機材料到有機材料,從無孔材料到多孔材料,趙東元院士鼓勵青年大學(xué)生和青少年要敢于“異想天開”。當(dāng)被問到招生標(biāo)準(zhǔn)時,趙東元院士表示,一是要對科學(xué)有無限的愛,一是要有一定的科學(xué)素養(yǎng),因為熱愛,可以迸發(fā)出無窮的力量,讓自己當(dāng)想象成為現(xiàn)實。
介孔材料研究的想法來源于何處?為什么要研究介孔材料?介孔材料與我們生活有什么關(guān)聯(lián)?在一個未知的領(lǐng)域進行創(chuàng)新,失敗之后如何堅持下去?
3月11日21:30,東方衛(wèi)視《未來中國》,科學(xué)榜樣趙東元院士、科學(xué)引薦人陳辰和五位科學(xué)青年,與你一同認(rèn)識材料,探索科學(xué)。
標(biāo)簽: 貌雙全成