WILEY人物访谈——北京航空航天大学刘明杰教授

刘明杰,博士,北京航空航天大学化学学院教授,博导。国家杰出青年科学基金获得者,中组部青年千人计划。先后获国际仿生工程学会杰出青年奖,纳米化学新锐奖,日本理化学研究所研究创新奖等。主要从事仿生高分子复合凝胶的研究,提出基于多相协同与有序结构的高分子网络设计理念,构筑了复杂环境下高力学性能弹性体材料,并开展了其在软体机器人、可穿戴设备及减阻降噪等领域的应用探索。近年来在Nature, Nat. Rev. Mater., Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater..等共发表SCI论文80余篇,SCI总引用4000余次。这些成果被Nature, Physics Today等期刊以News & Views专栏评述报道,同时得到ScienceDaily,AAAS,Nanowerk,PHYSORG,YahooNews等专业机构及几十家网络媒体追踪报道。

Introduction

MVC:能否请您先简单介绍一下您课题组的科研工作?

LMJ:我们课题组主要从事仿生功能力学软体材料的设计制备与应用。例如我们从生物体的软组织如血管组织、肌肉组织、关节软骨等出发,通过理解其结构与力学性能间的构效关系,结合功能高分子的精确合成与微纳加工,来设计制备一些具有超润滑、抗生物粘附及高力学性能的凝胶与弹性体材料,并探索其在防污减阻、生物医药及智能机器人等领域的应用。

MVC:当您还在上学的时候,您想未来从事什么职业?是什么把您吸引到科学领域的呢?

LMJ:我们那个时代的大部分学生可能都有一个共同的梦想,就是当科学家。这是一个非常光荣的职业。进入研究生学习阶段后,我接触到的课题是仿生界面材料,在学习的过程中,发现揭示自然界中一些神奇现象背后的科学机理,并能够仿生制备出相应的功能材料,是一个充满乐趣的过程,改变了以往认为科研比较枯燥的印象,并且认识到自己或许可以胜任这一工作。因此,博士毕业后,我决定从事科研工作。如果没有走科研道路,也许我会从事金融类的工作。但即使让我重新选择,还是会做学术研究的。

Main  fields of interest

MVC:是什么促使您选择仿生功能力学软体材料为您的研究课题?

LMJ:医疗健康与智能机器人等领域的发展对高力学性能的软体材料提出了迫切的需求。这类材料应该具备自感知、自适应、自调制的能力,同时其模量应该与生命体相匹配,才有可能实现完美的人机协同。我们正是从这一需求出发,将仿生功能力学软体材料作为我们课题组的研究方向。

MVC:您的研究组在仿生功能力学软体材料将来会有哪些研究兴趣?您如何看待人工肌肉等研究现状和前景?

LMJ:我们将希望能将高力学性能的弹性体材料与生物、机械、人工智能等领域交叉融合,发现新的功能与应用领域。目前科学家们开发了基于各种刺激响应驱动的人工肌肉,这些人工肌肉尚不能真正实现与人体的结合,如何来解决其生物相容性仍然是一个难题。同时,面向机器人领域应用的人工肌肉应具有自供能、自驱动、低功耗等特性。

MVC: 对于发表的著作,哪些是令您最骄傲的?

LMJ:我们的工作主要从凝胶的二维表面及三维网络的仿生设计构筑功能凝胶材料。例如,我们揭示了鱼体表水下自清洁机理,利用高分子水凝胶仿生制备了水下超疏油涂层,这一研究将超浸润体系从传统的气/液/固三相拓展到液/液/固三相体系(Adv. Mater., 2009, 21, 665-669)。三维网络方面,我们将纳米材料的静电排斥作用引入高分子复合网络,实现了纳米片的长程有序排列,制备了力学性能各向异性的类人体软骨水凝胶(Nature, 2015, 517, 68-72)。

最近,我们受肌肉组织启发,提出亲水/亲油高分子协同网络的设计理念,利用分步互穿技术及微相分离构筑了均匀稳定异质网络,制备了宽温域力学性能稳定的油水凝胶材料,并利用油水网络的协同作用可以实现材料的复杂形变。(Nat. Commun., 2017, doi:10.1038/ncomms15911;Adv. Mater., 2017, doi:10.1002/adma.201701695;Adv. Mater.,2018,doi:10.1002/adma.201804435

Work life balance

MVC: 什么时刻您最享受工作中的乐趣?

LMJ:在与学生和老师们进行头脑风暴的时候,虽然没有明确的目的性,但常常会激发一些有趣好玩的想法,有时恨不得马上投入实验中去验证。

MVC: 科研工作之余,您有什么爱好?

LMJ:与学生和朋友们踢踢球、打打牌。

MVC: 您最喜欢的书是什么?

LMJ:喜欢看一些人物传记或历史书

Advices to youth

MVC: 作为Small资深作者/审稿人/读者,您有何投稿经验分享?

LMJ:准备投稿Small时会关注我们的工作是否在微纳尺度对材料的功能与特性有新的理解,或者对于微纳尺度结构的制备上发展了新方法,如果具备这两点,我想这一工作会很受Small欢迎。

MVC: 您认为科研人员最重要的品质是什么?您对有志从事科学研究的青年学生有什么建议?

LMJ:我认为科研人员一定要有创新的精神,做不一样的事情。要勇于挑战难题,进入未知领域,这要求我们青年学生对科研充满热情,学习时不要仅仅停留在课本上的知识,要通过科研的训练能够自己提出问题、分析问题、解决问题,并实现自己的想法。

MVC: 您能否用简单的几个英文单词形容下拥有快乐的实验室生活的关键?

LMJ:passion, communication, patience,inspiration, party