《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。科技改變生活，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)摺⒅袊茖W(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(jìn)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(tuán)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(tuán)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(tuán)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贰？茖W(xué)青年團(tuán)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(jìn)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(jī)化學(xué)之中，有機(jī)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(tuán)隊原創(chuàng)性提出了有機(jī)-有機(jī)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(jī)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(tuán)隊深耕有機(jī)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(tuán)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(jī)材料到有機(jī)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(jìn)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
