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復旦大學高分子科學系教授彭慧勝——

讓顯示器件像衣服一樣“穿”在身上

本報記者  黃曉慧
2022年08月11日05:47 | 來源:人民網-人民日報海外版
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  彭慧勝(左二)在實驗室指導學生。
  楊銘宇攝

  將顯示器件像衣服一樣“穿”在身上,人們可能會覺得很科幻。但對復旦大學高分子科學系主任彭慧勝教授而言,這個場面正是他的科研方向——高分子纖維器件領域。如今,他帶領團隊經過15年攻關,真的做出來了。

  年復一年,彭慧勝潛心攻關,在被普遍認為不可能實現的纖維電池高性能化及應用方面取得了創新與突破。

  2022年,彭慧勝所在團隊研發的柔性顯示織物及其智能集成系統入選“2021年中國光學十大進展”基礎研究類﹔其研發的高性能纖維鋰離子電池規模化制備入選“2021年中國十大科學進展”。

  

  海歸名片

  彭慧勝:1976年出生,湖南省邵陽人,復旦大學高分子科學系教授、系主任,國家杰出青年科學基金獲得者、國家有突出貢獻中青年專家,曾獲中國青年科技獎、國家自然科學二等獎等榮譽。

  彭慧勝帶領團隊深耕高分子纖維器件領域,率先創建出織物顯示器件。這項成果讓織物顯示器件像衣服一樣輕薄、透氣,可貼合在不規則基底上。

  

  大學4年,他有3個暑假在圖書館度過,閱讀大量文史哲經典,打下人文基礎

  近些日子,彭慧勝一直待在復旦大學江灣校區實驗室裡,指導學生做科研。

  “科研時間十分寶貴,再苦再難也不能停。可能因為我經歷過更加艱難的時刻吧。”彭慧勝說的“艱難時刻”,是2005年,他在美國留學期間,經歷了卡特裡娜颶風。在那段時間,整座城市被淹,學校停發獎學金。之后近一年,他都過著顛沛流離的生活,科研時斷時續。

  彭慧勝青少年時期成長於湖南邵陽山區,記憶最深的是每天早起從池塘裡舀水澆灌稻田,放學回家在鍋裡找剩飯和鍋巴。在清苦的日子裡,父親帶回來的散文和詩集,便是犒賞彭慧勝的精神大餐。通過讀書,他夢想著有朝一日能走出大山……

  通過高考,1995年,彭慧勝來到中國紡織大學(現東華大學)報到,就讀心儀的高分子材料專業。他發現自己的學校距離上海圖書館不過3公裡,高興極了。大學4年裡,他有3個暑假都是在上海圖書館度過的,每天兜裡揣兩個饅頭和一瓶涼白開,在圖書館開門前到,閉館時離開。他還閱讀了大量文史哲經典,為日后走上科研之路打下了人文基礎。

  “除了學習自然科學知識外,科研不只是在實驗室裡做實驗,還要有哲學、科學史等方面的思維訓練。”彭慧勝說。時至今日,他仍保持著每年讀20多本人文社科類書籍的習慣。他為學生們開出的必讀書單裡,包含幾十本哲學、科學史名著。

  讀研期間,他有時索性就睡在實驗室裡,是出了名的實驗室“居民”

  系裡師生都知道,彭慧勝是出了名的實驗室“居民”。2000年,他到復旦大學讀研究生,導師問他願不願意做陰離子聚合,“這個工作不能發論文,但可以為后面的研究提供基礎材料”。當時,陰離子聚合合成出的嵌段共聚物主要從國外購買,1克就要好幾千元。彭慧勝二話不說就接了下來。半年裡,他不知做了多少實驗,大多失敗。早上8點進入實驗室做到下午,失敗了從頭再來。實驗室晚上10點半關門,但實驗不能停,他索性就睡在實驗室裡。

  半年后,彭慧勝第一次成功實現陰離子聚合,合成出嵌段共聚物。他進階到高分子自組裝研究,開始發表系列論文。

  讀研時科研的順利開展,讓彭慧勝對繼續深造充滿信心。通過參加國際學術會議,他遇到了2000年諾貝爾化學獎獲得者——高分子材料領域的3位科學家﹔盡管英語說得磕磕巴巴,但他鼓起勇氣介紹自己的科研情況,並提出留學需求。3位科學家欣然同意,為他的留學申請做了推薦。

  彭慧勝以為,讀研期間發表的多篇論文,加上3位科學家的推薦,一定能讓他獲得名校的垂青,但連續幾份申請遞出去,卻都杳無音信。一位評審老師告訴他,他們認為這種找名人推薦的行為有失科研工作者嚴謹治學的風范。

  彭慧勝恍然大悟,他沒有放棄,繼續努力,終於利用在國際會議上做牆報交流的機會,得到一位教授的認可,獲得出國深造的機會。2006年,飽受颶風之苦的彭慧勝,憑著出色的科研成績取得博士學位,順利畢業。同年10月,他獲得在美國一家條件頂尖的實驗室工作的機會。

  在這裡,他接觸到了此前從未涉足過的碳納米管研究。當時他無意中聽到:如果電池材料都做成像布料一樣柔軟,是不是就可以避免探測器著陸星球表面時產生的磕碰了?很多年裡,電子器件都朝著微型化、柔性化、集成化方向發展,學界主流的研究是薄膜。但彭慧勝不走尋常路,一頭扎進纖維研究10多年。“做科研更需要不顧一切的勇氣和豐富的想象力。”彭慧勝說。

  回國之后,他定了3個目標:完成1項重要科學發現、誕生10個系列產品、培養100名優秀人才

  在美國工作兩年后,彭慧勝決定放棄豐厚待遇,回到復旦大學。“科學無國界,科學家有祖國。我要回國的感情和傾向是天然的。”回國后,彭慧勝就給科研團隊定了3個“1”目標:完成1項重要科學發現、誕生10個系列產品、培養100名優秀人才。他認為,科研人員要設立遠大目標,但科研工作要腳踏實地,一步一個腳印。

  當時很多科學家認為,纖維電池的內阻隨長度增加而增大,無法實現電池高性能化,更別說大規模應用了。面對傳統觀點,彭慧勝敢於挑戰。他發現纖維電池內阻隨長度增加,其特性會先降低而后趨於穩定,呈現獨特的函數關系。他帶領團隊研制出20多種纖維器件,其中纖維鋰離子電池具有優異且穩定的電化學性能,能源密度較過去提升了近2個數量級。他們還與產業界合作,建立了世界上首條纖維鋰離子電池生產線,相關產品已應用於航天、高鐵、汽車等領域。

  博士后曾凱雯是近期駐扎在實驗室的團隊成員之一。這兩年,他都在攻關某種高性能的全新材料。曾凱雯說,這項工作前期探索時間長,他在博士后階段的論文產出並不高。能堅持在“無人區”裡啃硬骨頭,離不開導師彭慧勝的支持鼓勵。“彭老師給了我寬鬆的科研環境,幫我解決很多難題,但從不給我設定發論文的指標。”他說。

  在彭慧勝眼裡,教書育人與科研工作同等重要。2019年,他出版了一本書——《讀研究生,你准備好了嗎》,從為什麼要讀研究生、如何選導師,到科研中如何與他人合作交流,再到未來的就業發展,用自己的心路歷程為有志於投身科研的學生們解答了可能遇到的很多疑難困惑。

  “教育的本質是一棵樹搖動另一棵樹,一朵雲推動另一朵雲。”對這句話,彭慧勝深信不疑。“科學面前,永遠做好奇的小學生。”他說。

(責編:楊光宇、白宇)
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