Wiley人物专访—香港城市大学王钻开教授

本周末WILEY人物访谈我们对话的是香港城市大学王钻开教授。访谈中王老师重点介绍了仿生表界面材料的科学问题及未来发展方向,王老师相信未来对仿生材料的科学研究将会更加注重与人工智能、先进制造和健康医学等前沿技术的融合,可以渐渐抹去传统意义上结构材料和功能材料的界限,兼备智能化、信息化和结构功能一体化的优势。王老师认为科研人员最重要的品质应该是科研的敏锐度和坚毅度,两者缺一不可。敏锐度决定了研究方向,而坚毅度决定了能不能挖掘得再深一点,拓展得再广一点,看得再远一点。除此以外,科学的时间管理,善于与别人沟通合作以及宠辱不惊的心境也很重要。在遇到瓶颈的时候要敢于做出选择,同时不要放弃任何一个细节。

人物简介:

王钻开,香港城市大学机械工程系教授。2000年毕业于吉林大学并获机械工程学士学位, 2003年在中国科学院上海微系统与信息技术研究所,获微电子学硕士学位, 2008年获伦斯勒理工学院(RPI)机械工程博士学位,2009年在美国哥伦比亚大学生物医学工程进行博士后研究,2009年底入职香港城市大学,现为香港城市大学机械工程系教授,工学院副院长,香港青年科学院院士(创始成员), 教育部长江学者讲座教授,国际仿生学会Fellow。。他荣获2016年国际仿生工程协会杰出青年奖,2016和2017年连续获得香港城市大学校长奖,2017年获得香港城市大学杰出研究奖, 2018年分别获得香港城市大学校长Lectureship和国际文化理事会青年特别嘉奖,上银优秀博士论文指导教师奖(2016优秀奖,2019年银奖), 2020年香港城市大学校长Lectureship。他主要研究仿生机械领域,过去7年连续在Nature/Science以及子刊发表论文14篇。

MVC: 您能否简单介绍一下课题组的工作?

WZK:我们过去十年主要是围绕仿生表界面工程在材料和物理等交叉领域的研究,探索和揭示自然界结构-功能基本属性并将其概念化为仿生设计理念,与微机械制造相结合,提出构筑、调控仿生表界面行为的新机理和新方法,从而推动仿生科技在能源收集、水收集、传热传质、防污减阻和抗结冰等诸多领域的发展与应用。首先,在液滴的调控方面,我们发现液滴的饼状弹跳现象,打破常规固/液接触时间的终极物理极限,将此物理极限缩短了80%, 该研究成果发表在Nature Physics上,为2014年该期刊所有发表论文中第6高被引论文。在此基础上,我们提出拓扑流体二极管的概念,实现了液滴在广谱温度空间的快速、反重力自输运,为太空无重力环境流体自驱动、高效传热和生命科学的研究提供了新思路。其中2011年12月以封面发表在Advanced Functional Materials的论文,为冷凝相变领域第8高被引论文(1819篇)。另外,关于推动表界面材料在能源收集方面的应用,我们提出了晶体管式体效应发电机,相关工作于2020年在Nature正式发表,为蓝色能源的开发提供了新的视角。同时我们也拓展了仿生表界面材料的水下可逆黏附及其在软体机器人等方面的应用。

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?

WZK: 我的求学或者科研生涯一直处于紊乱但又随遇而安的状态。我从小上学的时候就一直错误地认为只有攻克了最难的题目才代表有能力。所以我考试的时候总是先做最后一道题目,可想而知,我的考试成绩一般达不到我预想的水平。在我所有的科目中数学最为突出,而且我从小动手能力较差,所以我心中的梦想一直是未来做个纯粹的数学家。然而现实的原因,我最后却机缘巧合地选择了对动手能力要求最高的机械工程。这在一定程度上让我觉得自己一直在做离心运动。

MVC: 您觉得对您的职业影响最大的人是谁?

WZK: 从我攻读硕士学位期间开始初涉科研,到现在已历经整整二十载。我生命中出现了许多对我影响很大的人,他们都在特定的时期教会了我许多人生或者科研的道理,甚至改变了我的人生轨迹,虽然只能列举一人,但我还是要衷心地感谢感恩这些出现在我生命里的每一个人。要说对我影响最大的人,应该是我的第三位博士生导师, Nikhil Koratkar教授。当我在美国留学器件接二连三地遭遇课题失败,无人接纳的时候,是我的导师让处于黑暗中的我看到了一丝曙光,最后为我打开了一扇窗。他也改变了我对科研的很多看法。Koratkar教授是航天学博士在机械系任教,曾连续在顶级期刊发表论文。他的经历让我意识到传统工程学科的研究成果也可以发表在顶级期刊上。同时我也特地感谢另一位对我科研思维方式影响很深的法国科学家David Quere教授。合作期间他从法国飞到香港两次,中午到达香港之后也不用餐休息,直接讨论科学问题,一直到晚上八点多才去晚餐。第二天我们又在一起讨论10多个小时,直到晚上9点他去机场。他是我们领域的开拓者之一,我非常羡慕他能把复杂的科学问题用简单的公式或者模型表达出来。这两位教授的经历也告诉我,好的成果并不一定依赖于贵重仪器设备,最好的科研应该是用最少的财力回答最美的科研问题

MVC: 您的研究组对于仿生材料的将来有什么兴趣?您对其在应用的前景有何展望?

WZK: 仿生表界面材料非常重要。任何系统和装备与外界环境质量、动量和能量的动态传递与交换主要都是通过表界面来实现的。现代装备的集成化、智能化以及装备工况的复杂化从根本上了改变对传统表界面科学的认识,并对材料结构设计与功能调控提出了更高的要求。我们会持续关注表界面科学问题,希望可以延伸其科学内涵,发展具有结构自适应、自感知、能量自供给和转化的仿生新型结构与功能材料。未来我们对仿生材料的科学研究将会更加注重与人工智能、创新制造和健康医学等前沿技术的融合,渐渐抹去传统意义上结构材料和功能材料的界限,兼备智能化、信息化和结构功能一体化的优势,可满足不同的场景需求,大大拓展未来的应用范围并革新产业化技术。

MVC: 您觉得您对什么类型的文章会很有兴趣?

WZK: 无论原创论文或者综述论文,我喜欢的文章首先要有一个吸引人的故事情节,然后围绕情节冲突不断展开又环环相扣,让人读完回味无穷

MVC: 科学工作之余,您如何平衡生活和工作?您最大的爱好是什么?

WZK: 这个问题对于我来说比较复杂。在我眼里工作和生活是交织在一起的,很难完全划分界限,并且我也乐在其中。不过有时我也会尽量寻找一些可以平衡工作与生活的因子。在快节奏中完成工作,然后尽量让自己慢下来享受生活。我最大的爱好就是读书,除了与科研相关的书籍外,我也会读一些文学书籍,或者写一些零散的文字。尽管感性的文学思想和理性的科学理念有很大的区别,一个倾向于随性散漫,一个倾向于严谨,但是并非完全对立,相反,二者还能起到相辅相成的作用

MVC: 您认为什么是科学工作者最重要的品质?您对有志从事科学研究的青年学生有什么建议?

WZK: 我个人认为作为一名科学工作者最重要的品质应该是具有科研的敏锐度和坚毅度,两者缺一不可。敏锐度决定了研究方向,而坚毅度决定了能不能挖掘得再深一点,拓展得再广一点,看得再远一点。除此以外,科学的时间管理,善于与别人沟通合作以及宠辱不惊的心境也很重要。

我很喜欢诺贝尔奖获得者Andre Geim 的演讲Random walk to graphene。在遇到瓶颈的时候要敢于做出选择,同时不要放弃任何一个细节。一个小小的想法,一个小小的实验,就可以让一个人从绝望中看到希望,重新点燃科研的梦想和激情,从而迈出人生的一大步。我建议青年学生最好像是带着一种放大镜的镜头去观察这个神秘、复杂而又简单有序的世界,大胆假想,认真求证,挖掘得深一点,拓展得广一点,看得远一点。

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

 (key to a happy lab life)

WZK: To have passionate, proactive and persistent people to pursue ideas, to have promising, potential and planed projects to prosper, to have powerful, precise and perfect platform to perform experiments, and finally to have pleasure to glue all the people together.