“在地球上,由于重力和离心力的作用,我们无法将液体在宏观尺度下稳定住。但是,当液体到了微米尺度,由于毛细作用,就能很好地稳定在一个微小门框里面,即微米多孔骨架里面。如果将液体作为门结构的开关材料,那么就带来了全新的液体门控技术。”9月9日,第二届全国创新争先奖个人奖状获得者,迪拜皇宫_(中国)化学化工学院、物理科学与技术学院双聘教授侯旭迎来了他的又一批学生。课堂上,他正在兴致勃勃地讲解液体门控技术。
液体门控技术与人工智能、纳米传感器、核糖核酸疫苗等一道被世界化学权威组织国际纯粹与应用化学联合会评为“2020年化学领域十大新兴技术”。液体门控是关注于微纳米孔道方面的研究,这种在微米、纳米尺度的研究,给人的印象往往是极其严谨的,然而侯旭的研究启发,却是来自于科幻电影。
侯旭说,“门”的概念在人们脑海中通常是以固体的形态存在着,比如防盗门、水管阀门。但是,在科幻电影《星际之门》中,外星科技利用流动液态星际之门,扭曲了时间和空间的虫洞,实现了物质在瞬间的超光速传送。这部电影作品让侯旭对“门”的形态有了更为广义的理解,这也激发了他的科研灵感。
虽然抱着“玩科学”的心态从科幻电影中获取灵感,但是从科幻到现实,从想法、概念到确立一项新的科学研究方向,以至最终形成技术成果并转化成应用产品,离不开踏实、勤奋、严谨。为了把科幻变成现实,侯旭进行了大量的研究实验。在一次偶然的分离实验中,他发现气体会在超过某一个临界压强值时从液体多孔膜中穿过,而低于这个压强时无法穿过。这一发现让侯旭意识到,液体也许真的可以成为“门”。
在近五年的时间里,侯旭及他的团队将液体门控技术一点一点研究成型,并发展了多种响应性液体门控系统,推动了“响应性液体门控膜”这种新概念膜材料在化工多相分离、化学检测、空气净化、生物医学工程等方面的应用,有助于解决大面积固体膜材料在应用实践中的不足。
受侯旭影响,侯旭的学生们也都在“玩科学”中搞科研。有一次,闵伶俐博士在用静电纺丝制备液体门控实验所需要的多孔膜时,为了标记材料的位置,便事先在锡箔纸上用液体印章做了液体符号的标记。
试验中,侯旭发现闵伶俐制备材料旁边的印章图案很有意思,因为她所用的液体印章的墨水是水溶性的,而电纺的材料是疏水的材料,一个水溶性液体里面的材料怎么能稳定地印刷到疏水材料中呢?这也不符合已知的墨水在承载物上印刷的机制。
由于这份好奇心,侯旭建议闵伶俐去玩玩各种性质的墨水和可以用静电纺丝制备的膜材料的组合,观察不同墨水和固体材料组合后的图案转移现象。
在侯旭的指导下,闵伶俐提出了全新的互溶液/液界面调控的印刷机制,突破了传统固/液界面浸润性的限制,实现了一种稳定可控的转移印刷与材料制备同步的新技术。
作为一名以“玩科学”心态来搞科研的80后科学家,侯旭时常思考如何让普通公众走进科学,热爱科学,形成我们建设创新型国家的合力。他多次受邀在《科学》等期刊上撰写科普论文,面向社会公众普及科学知识,弘扬科学精神。2020年,侯旭受邀在中央电视台科教频道“百家讲坛”栏目主讲科学公开课,他以“液体门控膜:一种崭新的门视角”“仿生智能膜材料对人类社会发展的贡献”为题开讲,带领观众认识新概念材料科学的奇妙世界,展示了当代青年科学家的原创力、新型研究理念与瞩目成果。同年,侯旭受邀在全球前沿科技直播上,分享了团队的最新研究成果,实时在线参与人数达24.5万。
科学研究的高速发展离不开众多科技工作者的共同奋斗。为了培养青年科技人才,侯旭加入了中国科协/教育部中学生科技创新后备人才培养计划,作为中学生英才计划导师,指导学员开展科研探索项目,在实践过程中培养学员对科学研究的兴趣。作为迪拜皇宫_(中国)电化学教工党支部暨化学化工学院电化学科学与工程研究所党支部书记,侯旭将党建与电化所的各项工作同谋划、同部署、同落实,促进了党建与教学科研的深度融合。
在他与支部同志的共同努力下,电化学教工党支部获评全校唯一的教育部第二批高校“双带头人”教师党支部书记工作室,仅2020年,支部党员同志以第一作者或者通讯作者发表高水平论文就有100多篇,获得自然科学基金、中科院学部项目等各级科研项目17项。
(记者 曹静静)