6月初,高亮作為第一作者的論文被Science編輯部接收了。如果能再早一個(gè)月,她就不會(huì)因?yàn)闆]發(fā)表過任何一篇論文,而錯(cuò)過自己碩導(dǎo)胡本林研究員所在單位的博士招生。

高亮展示彈性鐵電材料。
這個(gè)令人興奮的好消息,除了一條充滿點(diǎn)贊和道賀的朋友圈狀態(tài),高亮覺得暫時(shí)對(duì)自己的工作、生活沒什么影響。
目前她正以研究助理的角色,在中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所(以下簡(jiǎn)稱寧波材料所)柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊(duì),繼續(xù)此前的研究課題。
“只要能繼續(xù)做科研,什么身份都沒關(guān)系。我享受鉆研的過程。更何況,只要有成績(jī),早晚會(huì)有你的位置?!备吡翆?duì)《中國科學(xué)報(bào)》表示。
就連當(dāng)初投稿,她也覺得Advanced Materials已經(jīng)很好了,能發(fā)表就是勝利。不過,平易近人的導(dǎo)師,在關(guān)鍵時(shí)刻也有自己的堅(jiān)持。
8月4日,高亮、胡本林和寧波材料所研究員李潤(rùn)偉的研究成果在Science發(fā)表。這項(xiàng)在鐵電材料的彈性化制備上取得的突破性成果,被審稿人認(rèn)為是里程碑式的貢獻(xiàn)。

通訊作者李潤(rùn)偉(中)、胡本林(左)與第一作者高亮。
Science審稿人:研究開辟了全新研究方向
鐵電材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用,但鮮為大眾所知,就連高亮也是在備考研究生時(shí),才第一次接觸這個(gè)名詞。
原來觸屏手機(jī)中用來將觸壓轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的壓電膜就是鐵電材料。而打火機(jī)中用壓電陶瓷制成的打火石,可以把受到的力學(xué)壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榱咔Х碾妷?,從而瞬間擊穿空氣、產(chǎn)生火花,是這種材料更早期的應(yīng)用。
“鐵電材料是一種神奇的絕緣性功能材料?!备吡两榻B,它表面自帶無序電荷,一旦有電場(chǎng)作用其上,這些電荷會(huì)隨電場(chǎng)的變化而變化。即便電場(chǎng)不再作用,排好隊(duì)的電荷也會(huì)保持原狀態(tài)而不發(fā)生改變。
由于對(duì)微小的位移、壓力、脈搏和呼吸等信號(hào)的變化都能靈敏感知,鐵電材料是制造柔性可穿戴設(shè)備的重要材料之一。其彈性制備迫在眉睫,卻也令科研人員舉步維艱。
這是因?yàn)閷?duì)于鐵電材料而言,鐵電性和彈性很難兼顧。鐵電材料的鐵電性來源于材料中的結(jié)晶部分,但晶體本身幾乎不具備彈性,拉伸率一般低于5%,且沒有回彈能力。
甘蔗就不能兩頭甜嗎?
他們提出了“微交聯(lián)法”的制備策略。

經(jīng)“微交聯(lián)法”制備的鐵電材料,實(shí)現(xiàn)“甘蔗兩頭甜”。
研究團(tuán)隊(duì)用微量的柔軟鏈狀聚合物,讓鐵電晶體周邊非晶的纏繞部分交聯(lián)起來,相互交織形成具有彈性的漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
這種漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)松散地將鐵電晶體連接在一起。在外力作用時(shí),可以產(chǎn)生可逆的形變來吸收外力,并在125%的拉伸率時(shí)依舊保持穩(wěn)定的鐵電性。當(dāng)外力撤銷時(shí),這種彈性的漁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠迅速恢復(fù)原狀,像橡皮筋一樣柔軟而有彈性。
這種彈性鐵電材料在承受數(shù)千次的反復(fù)拉伸后,依然保持穩(wěn)定的鐵電性,大大提高了可靠性和使用壽命,拓展了使用范圍。
Science審稿人認(rèn)為,在鐵電材料被發(fā)現(xiàn)后的百年歷史中,鐵電陶瓷不超過0.2%的拉伸應(yīng)變,聚合物鐵電材料也只有小于2%的彈性回復(fù),與此前相比,該成果是個(gè)突破性的工作,開辟了全新的“彈性鐵電”學(xué)科方向。
因“烏龍”進(jìn)入師門
高亮選擇胡本林做導(dǎo)師,始于一起“烏龍”事件。
作為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱中國科大)納米學(xué)院與中國科學(xué)院各相關(guān)院所聯(lián)合培養(yǎng)的碩士研究生,高亮與其他同學(xué)先在中國科大完成研一課程,學(xué)年末完成雙向選擇后才開始進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。
在真正進(jìn)入師門之前,高亮都以為胡本林是做彈性半導(dǎo)體相關(guān)的芯片研究。她“當(dāng)時(shí)想的是,如果能解決芯片問題,個(gè)人發(fā)展前景會(huì)比較好”。于是在雙向選擇中,她堅(jiān)定選擇了胡本林。
這個(gè)小“烏龍”,卻讓高亮感到很幸運(yùn)。她從本科起就毫不猶豫選報(bào)材料學(xué),以為自己要邁入材料機(jī)理研究的大門,卻發(fā)現(xiàn)所學(xué)與期待甚遠(yuǎn),此刻才感覺終于要夠到真正的門檻了。
但是,這個(gè)門檻確實(shí)有點(diǎn)兒高。
胡本林自跟隨李潤(rùn)偉讀研究生,就一直希望攻克“彈性鐵電”的制備。從德國完成“洪堡學(xué)者”計(jì)劃回國后,他將這個(gè)課題交給了自己的第一批碩士研究生。高亮笑稱,因?yàn)樵诳佳袝r(shí)對(duì)《介電學(xué)》這一章“背得比較熟”,就申領(lǐng)了這個(gè)題目。
顯而易見的是,這個(gè)課題需要的科研能力,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般碩士研究生的能力儲(chǔ)備。
胡本林卻認(rèn)為,既然要培養(yǎng)科研人才,高亮又能夠享受于探索鉆研的過程,那就不必區(qū)分碩士生還是博士生。
起初是興奮的,第一次進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的高亮幾乎什么都不會(huì),胡本林就像是教嬰兒學(xué)走路一樣,手把手教。高亮則每一刻都在汲取養(yǎng)分。
當(dāng)導(dǎo)師逐漸放手,高亮開始感受到壓力,她要做的是個(gè)幾乎沒有任何可參考資料的課題。
這并沒有讓高亮氣餒。尤其是在團(tuán)隊(duì)中研究生享有充分的科研自由。
除了指導(dǎo)研究策略、密切溝通實(shí)驗(yàn)進(jìn)展,學(xué)生幾乎都是自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,獨(dú)立調(diào)研、制訂裝置采購方案,導(dǎo)師審核通過后,自行下單、組裝。
在為時(shí)不長(zhǎng)的科研生涯中,最令高亮印象深刻的,就是自己一個(gè)人在實(shí)驗(yàn)室搭裝置,從烈日當(dāng)頭忙活到斜陽西下。
由于不能受到震動(dòng)干擾,高亮常常在夜深人靜的時(shí)候去實(shí)驗(yàn)室做測(cè)試,熬通宵是常態(tài)。深更半夜,空蕩蕩的實(shí)驗(yàn)室,高亮不覺得有什么可怕的,卻認(rèn)為是心曠神怡、自由自在的場(chǎng)景。

高亮朋友圈截圖:由于器件接觸不良測(cè)出來的錯(cuò)誤曲線,使高亮產(chǎn)生靈感,寥寥幾筆畫成了簡(jiǎn)筆畫。
改論文改到崩潰
沉浸于研究的日子過得很快。到了研二末,高亮突然意識(shí)到自己整整一年沒有獲得科研進(jìn)展,哪怕是一丁點(diǎn)兒像樣的數(shù)據(jù)都沒有。
天生樂觀的她開始感受到落差,畢竟室友的碩士論文都已經(jīng)快完成了。
她很快調(diào)整心態(tài),依然抱著堅(jiān)定的信心?!袄虾婚_始就跟我說,這個(gè)課題不是簡(jiǎn)單的碩士生課題,還有很多延伸的地方,我做好了要做五到十年的心理準(zhǔn)備?!?/font>
在修訂課題目標(biāo)后不久,高亮自稱撞大運(yùn)一般,不到一年,就找到了合適的材料做表征。
數(shù)據(jù)有了,她卻差點(diǎn)在修改論文的路上轉(zhuǎn)彎換道。

兼具鐵電性和柔韌性的鐵電聚合物。
也許是因?yàn)橐恢毕碛谐浞值目蒲凶杂?,所以在論文沖刺階段,面對(duì)老師們一輪輪的修改要求,高亮快瘋了。
一天晚上10點(diǎn)多,她“直接跟導(dǎo)師發(fā)消息撂了狠話,說太難干不了。還找了份年薪20多萬元的工作?!?/font>
但其實(shí),她內(nèi)心很煎熬,因?yàn)椴⒉荒苷嬲畔逻@些未完成的工作。
對(duì)于高亮“撂挑子”的發(fā)泄,胡本林毫不介意。他趕回實(shí)驗(yàn)室找到她,聊了兩個(gè)多小時(shí)。
如今,高亮回想起自己的沖動(dòng),仍然感到懊惱:“其實(shí)科研探索的過程是讓我非常沉迷的?!?/font>
她很清楚自己是因?yàn)楫厴I(yè)論文的壓力太大近乎崩潰,在宣泄自己的情緒,如果沒有導(dǎo)師當(dāng)時(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)要求,如今的“頂刊上岸”只會(huì)更加波折。
“撂挑子”事件沒過多久,論文終于送審,高亮平靜下來,恢復(fù)往日的淡定閑適。
即使是后來根據(jù)Science審稿意見補(bǔ)充數(shù)據(jù),為此在上海同步輻射光源堅(jiān)守了超過26個(gè)小時(shí),高亮也不再焦躁。
她一個(gè)人堅(jiān)持到“天塌下來也想睡覺”的第19個(gè)小時(shí),發(fā)了條朋友圈“越熬越精神”,給自己加油。這獲得來自師長(zhǎng)、親友的鼓勵(lì),撐了過來。

高亮朋友圈截圖。
哪怕是最終走出同步輻射實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)數(shù)據(jù)依然不全,她覺得自己收獲了一次難得的經(jīng)歷,以及“重見天日”的幸福。
向著“天坑”奔赴
胡本林選擇高亮成為自己第一批研究生,是看中她的勤奮,不以做實(shí)驗(yàn)為苦。
高亮卻說自己最多算“機(jī)動(dòng)性勤奮”。她曾經(jīng)面對(duì)績(jī)點(diǎn)不勤奮,甚至面對(duì)學(xué)歷也不夠勤奮。
她高中就讀于安徽省六安市毛坦廠中學(xué),這里有亞洲最大的“高考工廠”之稱。高亮雖不是學(xué)霸,成績(jī)也還不錯(cuò),卻未能打破自己“越大考越失利”的魔咒,在高考時(shí)遭遇人生滑鐵盧。
她卻不打算復(fù)讀,因?yàn)楸M管第一志愿某高校材料學(xué)院沒考上,最終被河南科技大學(xué)材料學(xué)院錄取,也不錯(cuò)?!拔揖褪窍矚g研究材料,哪怕是‘天坑’也要奔著‘坑’去。而且能到古都洛陽上學(xué),也算游歷了。”
洛陽沒有想象中繁華,但能吃到很多小吃,也不錯(cuò)。她不愛早起,不打算做學(xué)霸,但5個(gè)情同閨蜜的室友都在早起晚睡復(fù)習(xí)考研,為了與室友保持同頻,她也臨時(shí)而愉快地決定加入考研大軍。
并且,研究生依然要學(xué)材料專業(yè),而且只想讀中國科大的材料專業(yè),“其他學(xué)校就算了。因?yàn)橹袊拼罂赡苁呛芏喟不諏W(xué)子的情結(jié)。高校和科研院所的聯(lián)培機(jī)制也很讓人期待”。
有了動(dòng)力和目標(biāo),高亮的“機(jī)動(dòng)性勤奮”就出現(xiàn)了,起早貪黑,復(fù)習(xí)效率很高,再加上“運(yùn)氣好”遇上擴(kuò)招,她終于打破了那個(gè)考試魔咒,實(shí)現(xiàn)了逆襲。

6月26日,高亮在寧波材料所參加碩士畢業(yè)典禮。本文圖片均由受訪者提供
在提及為什么鐘情材料專業(yè)時(shí),高亮也不確定,但回憶起兒時(shí)受一檔兒童科普節(jié)目影響。當(dāng)時(shí)“毫無農(nóng)村留守兒童的自覺”,折騰著要燒陶土。
“姥姥,電視里說的土,是不是咱家旁邊山頭的土?”有點(diǎn)兒像。“姥姥,有沒有能篩土的工具?”剪一塊篩芋頭粉的布吧?!袄牙眩Y完還要研磨呢?!蹦蔷陀盟忤??!袄牙眩夷蟪闪藗€(gè)罐子,幫我放在灶火里燒吧?!?/font>
當(dāng)姥姥用火鉗夾出小罐子時(shí),它還晶瑩剔透泛著紅光。第一次做實(shí)驗(yàn)的8歲小姑娘激動(dòng)壞了,趕忙把罐子放進(jìn)冷水降溫。結(jié)果,第一次的試驗(yàn)品,碎了。
從此她知道了,要先自然冷卻再進(jìn)冷水淬火。然后陸續(xù)燒制了很多瓶瓶罐罐,刻過人偶章,還做過再生紙。
她對(duì)材料學(xué)的期待,可能就是在一次次不起眼的小成就中慢慢積攢下來。
“運(yùn)氣好”是高亮的一個(gè)高頻詞,積極陽光的價(jià)值觀也許是她另一個(gè)法寶。
高亮目前在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),正是研二時(shí)令她磋磨一整年的那個(gè)。其實(shí)當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)能夠做出彈性鐵電體,彈性比現(xiàn)在發(fā)文的成果還要好,但是反應(yīng)不可控。
“材料體系非常復(fù)雜,當(dāng)時(shí)的我不太能夠跨過去,現(xiàn)在設(shè)計(jì)了個(gè)新體系,不論多久,總會(huì)有新突破的。”
畢竟,她也在成長(zhǎng)為一名成熟的科研人員,兒時(shí)做陶瓷的純真趣味也歷久彌新。
相關(guān)論文信息: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh2509
(原文發(fā)布于2023年8月5日科學(xué)網(wǎng))
【原文鏈接】https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/8/506054.shtm
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