《兼具颜值与才华,这位材料大牛在他的艺术长廊里究竟藏着什么大秘密?》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-03-26
  • “Science as Art”,科学的本质就是对真理之美的不懈追求,材料学家在追寻真理之美的旅途中,往往会在不经意间邂逅快乐,邂逅美。因为材料学家不仅仅有科学,他们还有自己的可视化的艺术作品。无需用笔,他们仅凭自己高超的合成技巧,便能将一幅幅巧夺天工的作品,展现在世人面前。

    本期材料美学,小编将为大家安利一个在“全球顶尖一百材料学家榜单”中排名第一的大神课题组—— 杨培东课题组 。

    杨培东教授简介

    杨培东教授,1971年出生在江苏省苏州市,1993年获得中国科技大学应用化学学士学位,1997年获得哈佛大学化学博士学位,现任美国加州大学伯克利分校化学教授,上海科技大学物质科学与技术学院院长,美国两院院士,是目前国际上顶尖的纳米材料学家。2011年,杨培东入选汤森路透集团10年中最优秀的100名材料科学家中第一位。

    杨培东教授在一维半导体纳米结构及其在纳米光学和能量转化中的应用,包括 人工光合作用、纳米线电池、纳米线光子学、纳米线基太阳电池、纳米线热电学、碳纳米管纳米流体、低维纳米结构组装、新兴材料和纳米结构合成和操控方面 具有重大贡献。他目前在谷歌学术上总的H指数高达 161 ,单篇最高引用次数将近 10000次 ,是名副其实的材料学界大牛之一。

    膜拜完大神,让我们一起来探秘杨培东教授课题组艺术长廊里的秘密吧。

    进入他的课题组网站,一股淡雅的简约风扑面而来,黑灰蓝三色构成的主基调给整个课题组网站增添了一股大气和稳重。不同于其他课题组将Image Gallary放在网站很显眼的位置,杨培东教授将自己的这个艺术长廊放入了Research板块,只有在下拉菜单中才能发现这个隐蔽却又蕴含了大量艺术珍品的“世外桃源”。

    杨培东课题组网站主页

    图片来源:http://nanowires.berkeley.edu/

    CeO2和Au纳米粒子的组装。俗话说得好:“无规矩不成方圆”。今儿方和圆都在一起了,世间还有什么不可能。

    纳米晶的催化。瞧瞧这纳米粒子的单分散性,此刻只想借用金星老师的经典语录来表达自己的喜爱之情:“完美”!

    纳米花,“我有花几朵,种在我心中,含苞待放意幽幽”。

    这是将纳米线作为下一代热电器件所进行的热传输实验图像,整张图片看上去是不是很像某宝上的三色拼接系爆款围巾。

    纳米界的桥梁。论一根纳米线是如何进行“一桥飞架南北,天堑变通途”的。

    纳米蒲公英,每一个都有笔直的腰杆和毛茸茸的小脑袋,令人不禁想起了周杰伦的那首《蒲公英的约定》。

    具有取向结构的纳米线。虽然纳米线都是静止的,但此刻我能感受到风正向你吹来。

    纳米指纹。从此以后,看手相的大爷也得学会“纳米算命”了。

    附着在细胞上的光敏纳米颗粒在光照下一点点长大,有没有觉得它们最后长成了一只只鲜美的海参。

    二氧化硅纳米线在硅片上的生长。生命正破土绽放,此情此景让我不禁想起小时候的经典作文读物《萌芽》。

    高分辨透射电镜拍出的纳米材料晶格图像。调皮一下,此图盯上十秒会有惊喜哦。

    两个不同材料纳米线间的界面缝隙,看上去好比两块柔软相接的手帕,豌豆公主正在熟睡。

    被撕裂的纳米管。此图有一种淡淡的忧伤,难道是由于蓝色就是忧郁吗?此刻我只想大声唱一首《爱我别走》。

    一维纳米线相连接的纳米图案。是不是很适合作为郭敬明的小说《岛》的插图?

    CeO2的透射电子显微镜图片。完美的单分散性,完美的正方形,完美得和家中墙上的马赛克瓷砖一模一样。

    带有清晰晶格条纹的钙钛矿纳米晶的核壳结构,这是纳米界的传送带,又仿佛是一方干净简约的地毯。

    钙钛矿纳米晶的光学显微镜图。真美,幻若梦境。

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    • 编译者:冯瑞华
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    • 网上有很多小伙伴都在讨论某某学科到底学了有什么用,有没有白学之类的话题,局势各据一方,还比较激烈呢!今天,我们就来看下学材料的童鞋们对此有何看法,你的材料学究竟有没有白学呢? 白学了 : 路上捡了个戒指,想看看是不是真的。后来拿给做实验的同学,本来打算叫他测个XRD,看看衍射峰对不对。 过了大概五分钟,同学回来了,说是钢的。我很诧异,打个XRD这么快? 他说:测了下密度,7.8左右。憋说了,材料学都白学了~~~ 没白学 : 有一天公司领导通知我到会议室,我到时,会议已经进行了一些时候。对面坐了四个外面过来的客人,领导向我介绍了他们,说是某某科研团队,在向我们公司推荐他们的科研成果,一种磁性材料,和我们的电动汽车项目有关,希望寻求融资,领导让我看一下。我扫了一眼对面几个人,年纪偏大,六十岁左右,衣衫随便。其中一个稍年轻的给我介绍说他们团队经过多年攻关发明了一种超强永磁材料,可以用来制作电动机,能让电动汽车性能大幅提升。并拿出几块给我演示,把其中一块硬币大小的吸到一个铁板上,让我掰,我试了试,的确磁力很强,几乎难以掰动。我又扫了一眼对面几个人,从谈话和衣着基本判定是民间科学家,是来忽悠的。我拿着铁板说,这上面的永磁材料叫钕铁棚,居里温度低且不稳定,易碎,不耐腐蚀,目前的技术还不适合做大功率电机。二十年前我就接触过这个材料。我说完后,对面几个没再做继续评论,说了几句天气的话,他们就走了。哈哈哈,真庆幸自己是学材料的。 白学了 : 咦,这里写着ABS,是啥意思?嗯,这个我知道,说明这是用一种叫丙烯腈-苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物制成的,很多地方都用,吧啦吧啦… 别听他扯,这是防抱死制动系统… 只剩我呆呆地望着汽车后盖…那是啥? 没白学 : 每当周围人在说PS是个什么东西的时候。。。我就会自豪的说这玩意是聚苯乙烯。每次装完这个13,就感觉材料学没白学。。。。你说白学没白学? 白学了 : 有一次买面膜水送了塑料喷瓶,我想着用开水烫一烫,然后,就看见瓶子迅速收缩来不及我反应,我的高分子材料白学了~~~ 没白学 : 遇到耳机线自行打结的情况,其实这就是聚合物分子无规线团的理论模型,自发卷曲就是熵弹性。Y形的星形高分子卷曲程度是很高,减少一个自由度到线形高分子就会好很多,怎么弄?耳机前头不都是自带一个夹子可以把左右耳机并起来么,然后再收拾起来,就不会卷得很严重了。 没白学 : 画油画,朋友懒得用兔皮胶,问我为什么用白乳胶刷,底子老是很快就黄了!我说,“白乳胶是聚乙烯醇缩甲醛的乳液,有甲醛残留,会挥发,甲醛有氧化性。(指的是会让画材变质,依靠的其实是化学上的还原性)” 朋友说:“嗯,不能用白乳胶!”别装了你根本没有听我说好么~~~ 没白学 : 背着家里人去献血,完事儿送了一个很好看的饭盒,就想送给妈妈,但又怕她看到饭盒上献血中心的logo,又不想磨掉把饭盒磨花了,忽然想起来万能的二氯甲烷,立刻飞奔实验室,果然一擦什么都没了,完美~~~ 没白学 : 话说冷兵器时代锋利的兵器多重要就不言而喻了,故各家为练绝世神兵试百法。其有一偏方用人骨甚至活人祭铸铁。发现此法甚佳,锻出之兵硬朗于前。以为人骨活祭中灵魂所为。哪知歪打正着自圆其说, 其是人骨含钙,钙能够除铁矿中原来无法处理的氮磷使所锻之钢更加纯粹 。 没白学 : 给家里人科普那些所谓的“磁化杯”,“活水杯”,然后阻止了他们买的时候。这些杯子一般是号称可以把大分子团水变成小分子团的水,有利于人体健康什么的。虽然有些杯壁材料理论上讲确实具有这种功能,但是花好几百块钱买一个这种杯子自己家里用,其实是没有那么大的保健作用的,性价比极低。 没白学 : 材料成型学生,出去吃饭的时候看到锅,碗,甚至筷子筒都要和室友讨论一下成型方法,然后引来服务员奇怪的眼神~~~ 没白学 : 每次买个什么东西,当销售人员推荐这是什么什么新材料啦之类的,就会很怀疑,但为了表示礼貌,不便一语道破的时候,简直爽爆了,幸亏材料学没白学,不然就买亏了哟~~~ 所以看到这里,我觉得材料学肯定不会白学的,我们日常生活中能接触那么多材料呢,怎么会白学呢?学了材料学也挺方便购物的,你瞧:小米4发布的时候,主打是一块钢板的艺术之旅。如果没记错的话,当时边框的名称是高大上的“奥氏体404”。哇,好厉害的材料啊!一块不锈钢都能吹的这么厉害,666啊!材料学也可谓博大精深,希望各位材料学的小伙伴能学有所成,造福自身的同时促进社会发展哈!
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    • “我现在正在研究超透镜,它能突破现有光学镜片的分辨率极限,不久的将来,我们的手机和照相机就能拍到纳米大小的物体了,这方面做得最好的是美国,但他们最大只能做到直径1厘米,而我的技术能做到直径1寸以上。” 11月上旬,在山东理工大学激光高端装备制造研究中心,吴永玲教授指着具有自主产权的超疏水涂层和防锈涂层材料向科技日报记者介绍,这是她正在研发的又一个“国际首创”级的新材料。这句话似曾相识。大约半个月前,淄博市委书记江敦涛到山东理工大学调研。也是在这个中心,当了解到吴永玲的这两项重大成果后,江敦涛当即表示:“淄博要打造新材料之都,这就是核心技术!” 吴永玲教授,今年七月份被引入山东理工大学机械工程学院担任特聘教授。熟悉吴永玲的人告诉记者,这是一个深怀绝技的“科研高手”。 电熨斗里的高科技:她发明了“既柔又刚”的涂层技术 电熨斗是平整衣服和布料的工具,如今司空见惯。但上世纪90年代,即使是世界上最先进的电熨斗,也存在着底板涂层普遍存在不耐用、不顺滑、不漂亮等明显缺陷。在吴永玲供职的飞利浦电器(新加坡)有限公司,涂层仅半年就会磨掉成为必须攻克的难题。 电熨斗的底板在熨衣服时需要骤冷骤热,什么样的材料和工艺才能使底板经受长期热疲劳,更耐用而美观?不断地实验、不断地测试,从研发到投入市场,总共历时四年,吴永玲研发的第一代电熨斗底板涂层产品正式上市。新的涂层就像底板自身生长出来的,钢丝球也不能使它脱落分离,并且耐冷热交替达到10万次以上。 这在电熨斗的发展史中,是一个巨大的飞跃,使飞利浦电熨斗的全球市场占有率从第三位跃居第一位,并于1996年当年创下公司历来最高赢利。这项技术一直延用了10年,这在更新换代频繁的小家电行业是极其少见的。 2001年,为了让底板的颜色更加鲜艳、表面更加平滑,飞利浦公司又找到已在新加坡制造技术研究院工作的吴永玲,希望她能帮忙研发第二代涂层。其实,在第一代涂层问世后,吴永玲就已经开始着手第二代的研究了。她研究的第二代涂层耐高温又有柔性,在任何布料上都顺滑,摩擦系数极小,且颜色更加丰富。至今,飞利浦电熨斗使用的底板涂层仍是她研发的第二代产品。2002年,吴永玲获新加坡国家科技一等奖;2010年,她又获得新加坡首届“新移民杰出贡献奖”。 除了电熨斗底板涂层,吴永玲还有一项广泛应用的专利产业化成果,是由朝日化学有限公司生产的纳米银线产品。她研发的纳米银线更细更长且极大地降低了成本,市场占有率非常高。 “神奇技术”将改变多个行业:我希望把做科研和转化经验传授下去 浸泡了涂层材料的棉布,跟原始的棉布手感一样,轻薄、柔软、透气,但是当水滴落在上面,就会凝成水珠任意滚动,而不渗透丝毫。在吴永玲的办公室,记者看到了这项项神奇的技术。 疏水、疏油,防锈、防腐,易洁、杀菌……吴永玲研发的新表面将多功能集于一体,可以适用于金属、玻璃、陶瓷、塑料及纺织材料等各种基体材料。比如,用于汽车玻璃表面的自清洁、超硬度的绝热涂层,用于金属表面的彩色防腐保护涂层,用于衣物表面的疏水、疏油、易洁、杀菌功能涂层,用于航空飞机的防冰涂层,等等。涂层厚度可以从微米到纳米,既适合在工业过程中加入,也适合用在成品上,市场应用广泛。 实际上,早在“学霸”一词尚未流行的年代,吴永玲已经是一名学霸了。上世纪80年代,她以优异成绩考入清华大学,五年本科为后来的科研打下了坚实的基础。本科毕业后,她又在清华大学完成了硕士研究生的学习。毕业后,吴永玲拿到了英国工业联邦奖学金,到英国利物浦大学从事欧洲经济共同体重要科研项目,师从激光表面材料领域泰斗STEEN教授。仅用了一年半时间,她就发明了用液态氮方法改变激光束形貌的技术,并与英国氧气公司联合申请了专利。这项发明使得激光大面积表面处理和增材制造变得更加均匀。 1990年,新加坡政府正在实行“海外精英计划”,以最优惠的政策在全球范围内招收精英。吴永玲与她的先生郑宏宇教授作为“海外精英”来到新加坡。 “为什么我的眼睛里常含泪水,因为我对这片土地爱的深沉。”吴永玲是一个思家的人,艾青在《我爱这土地》里的这句话,写照着她的内心。在新加坡时,每逢过年过节,担任清华大学新加坡校友会会长的吴永玲总会组织校友们在一起庆祝,每当他们合唱起《我和我的祖国》那深情的旋律,总是潸然泪下。当中国领导人到新加坡访问时,吴永玲总是作为清华大学的校友代表参加座谈会。她深刻地感受到祖国的崛起,祖国在向他们召唤,回家的念头越来越强烈。 2019年7月,吴永玲终于跨越万里回国任教。“我们在国外积累了丰富的科研经验和成果,希望能将已经成熟的科研成果在国内推广开,为祖国和人民带来便利,也希望能把做科研和市场转化的经验传授给年青一代。”吴永玲说,面对崭新的生活,她充满着期待。