一件智能材料衣服，可以感知皮膚表面濕度，出汗時長袖變為短袖，汗干后又恢復如初…… 一條人造蜘蛛絲，可以承受很大重量，緩慢拉伸且不會像橡皮筋一樣快速回彈，當遇到高層火災時，人們可以借助它緩降自救…… 在南開大學化學學院80后教授、博士生導師劉遵峰的實驗室里，這些天方夜譚般的新材料，都已成為可能。《科學》等國際權威期刊發表了他的多項研究成果。 “人類的發展歷程也是材料的發展歷程，試想一下，如果我們能造出怎么拉都不會斷的線，或許可以把地球和月球連接起來。”談起材料學，劉遵峰神采奕奕。在他眼里，通過新型高分子功能材料研究，找出更強、更智能的材料，就是探索世界的奧秘。
劉遵峰坦言，他喜歡創新性研究，“做科研不跟風追熱點，我最喜歡通過科研改變人類生活，我對未知充滿好奇。” 2008年，劉遵峰到荷蘭萊頓大學做博士后，合作導師幫他選的研究題目是納米材料分離蛋白質，并輔助分析蛋白質的結構。這個課題很難，也很冷門，研究進展非常緩慢，好幾年也沒發表過重量級的論文。“但多年以后證明，當初的研究開創了一種新的方法來分析蛋白質的結構問題。”劉遵峰說，這段經歷讓他更深切地感受到，“創新性研究最為艱難，從0到1，是最有意義的創新。” 劉遵峰把目光投向了一個“零”。目前，空調和冰箱廣泛應用壓縮原理制冷，制冷效率一般低于60%。如何提升制冷效率？常用的改進思路著眼于更換制冷劑、結構設計等方式，而劉遵峰并不滿足于此。
他的團隊參與的一項研究，初步證實了“扭熱制冷”技術，這是一種新型柔性制冷方法，使用橡膠、釣魚線、紡織線等材料像“扭麻花”一樣實現制冷，制冷效率可以達到67%，還能降低制冷成本。
“之前，人們并沒有意識到這些普通的材料可以用來制冷。”劉遵峰說，這種新型制冷技術為制冷領域擴充了一個新的板塊，為降低制冷領域能源損耗提供了新的途徑。這一研究發現，刊載于2019年10月11日在線出版的《科學》雜志上，劉遵峰是論文的通訊作者。
2013年，劉遵峰開始接觸智能材料，他現在的科研創新主線是，通過分析利用材料的特殊結構，發現材料的新性質，找到新的應用。 在劉遵峰眼里，創新思路可以天馬行空，但應用還得腳踏實地。“人工肌肉”可以模擬人類、動物的肌肉，在醫學、航空航天等領域具有廣泛的應用前景。然而，此前制備“人工肌肉”纖維主要采用納米碳材料等，造價昂貴、工藝復雜、舒適性差。劉遵峰帶著團隊獨辟蹊徑，利用天然純蠶絲代替傳統納米碳材料，不使用化學修飾和添加劑，通過常規工業流程來制作智能衣物。 主持多個國家自然科學基金項目，入選國家、天津市等高端人才計劃……劉遵峰的簡歷讓人羨慕，然而他卻坦言，自己本科成績不拔尖，研究生也不是保送的，“我并不是老師眼中的學霸”。 學生時代，相比于刷題取得高分，劉遵峰更癡迷于弄清楚問題背后的原理。牛頓第二定律中，加速度表示的到底是什么意思呢？劉遵峰高中時曾對這個問題冥思苦想了一個星期。“這種思維模式，為我后來開展創新性研究打下了堅實的基礎。”劉遵峰說。 1998年，劉遵峰考入南開大學化學系。在圖書館，劉遵峰發現了“新大陸”。每天除了上課，他幾乎全部時間都泡在圖書館，對不同領域都有涉獵，經濟、哲學、物理、生物等。回想起當年的經歷，劉遵峰感慨萬千：“大量涉獵各學科知識，極大地提升了我對事物的認知，這種認知方式促進了科研中的創新。” 劉遵峰說，他最興奮的就是心中的問號被“拉直”。創新研究就像一棵大樹，有了牢固的根基，還要有很多枝杈才能枝繁葉茂，枝杈多了發現新現象的可能性也會增加。“你得知道世界上有什么，才能知道沒有什么”。在他的研究中，除了用到化學、材料學知識，還大量應用了物理、數學、生物等知識。 2016年，劉遵峰到南開大學任教，擔任博士生導師，帶了十幾個碩士和博士研究生。博士生王潤忘不了研究“扭熱制冷”項目時的一次經歷。“當時測出‘扭熱制冷’拉長7倍的橡膠收縮降溫的溫度數據一直很準確穩定，然而就在我們準備撰寫論文的時候，數據突然變化了，相差1—2攝氏度。”王潤回憶。 劉遵峰帶著大家找原因。排查機器情況、樣品制備是否重復、操作手法是否規范、計算是否錯誤，一一排除后，研究還是陷入了僵局。王潤說：“我們百思不得其解，甚至懷疑之前的測試數據不準確。劉老師鼓勵我們不要放棄，為了獲得重復數據，折騰幾個月很正常。”最終他們發現，原來是天津夏天濕度較大，造成實驗數據發生了變化。 劉遵峰常說：“好奇心和意志力，是做科研的基本素質。”學生們都知道，如果受到批評，肯定是因為做事敷衍。劉老師樂觀溫和，對學生們關心而寬容。在劉遵峰眼里沒有壞學生，“他們只是還沒學會方法”。 “最希望我的學生快速成長，將來為國家做更大貢獻。”劉遵峰說。
來源 | 《人民日報》，原標題：從0到1，最有意義的創新；南開大學
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