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在“十四五”开局起步、全面建设社会主义现代化国家新征程开启之际,为展示中国青年科学家优秀创投精神面貌,《中国科技信息》杂志继续延续“青年科学家”栏目品牌,并面向高校、科研机构、企业等青年科研人员,进行深入细致的独家采访和报道。
科学家是一群怎样的人?是一板一眼的工作状态、千篇一律的白大褂,还是整日在大框眼镜后面翻阅学术论文,或是整日探讨纯粹而令大众难以理解的科学话题及专有名词?在陶光明和许许多多青年科学家身上,或许人们很难找到这些“痕迹”。

在华中科技大学,陶光明带领着一支青年科研团队,他们从运动与健康智能化的国家战略和产业需求出发,在智能纤维和织物的研究领域成绩卓越,取得显著成果。他们通过多学科交叉的思路去赋予纤维新的功能,从源头创新突破,推动纤维新材料向功能化、智能化、绿色化发展,从而极大地促进可穿戴技术和纺织服饰产业的发展。同时,作为优秀的青年科研人员,他们积极响应国家号召,主动顺应全球绿色低碳发展潮流,制备零能耗的纤维态器件,顺应国家“碳达峰”、“碳中和”的绿色理念,推动节能经济发展。
日前,陶光明作为青年科学家代表接受了本刊的专访,介绍他们在“四个面向”导向下的科研历程及成果,探讨青年人心中“科学精神”的深刻含义。
“科学精神是找到真问题并且真的解决问题”
“我觉得科学精神是不忘初心,是回归质朴,找到真问题并且真的解决问题,这也是我们团队的科研主旨思想。”在与记者的对话中,来自华中科技大学的教授陶光明这样“解读”了他所理解的科学精神。
谈到为何选择科学领域,陶光明说,他对科学精神的理解就是坚持选择科学工作的最初想法。“为什么在年轻的时候要把自己的青春奉献在科研上?我相信每一个青年科研人员或即将踏入科研的年轻人们心中都有自己的答案,这个答案可能还会不停演变。”陶光明说,选择了科学工作,中间可能会碰到很多的声音、不同的困扰,比如,现在科研领域都在推动交叉学科,可能产生很多困扰、很多争执。
我们所能做的就是不停地让自己变得更强大,不忘初心、坚定信念。陶光明认为,不论面临何种困难、过程如何,科研工作最终一定要服务国家、服务大众,才能使先进技术实现真正的落地,这是最终的目标。
在很多人心中,科学家这个群体是“遥远的存在”。陶光明认为,这是因为人们对科学家这个群体不够了解,他说,科学家不是“怪胎”,不是关起门来制造怪物的人。他们是社会的一分子,在努力地让社会更好地发展,让科学技术更好地服务于人,是解决问题的一群人。
他们的研究为大众解决“穿衣”问题

既然说自己是“解决问题的人”,那么,陶光明是如何履行作为科学家的“使命”的?这就要谈到前些时间他们团队带“火”的光学超材料织物。
在理论上,形态分级结构、可大批量制备的光学超材料织物是以光学超材料技术与批量纤维制备技术相结合产出的结果。近年来,陶光明正带领团队“深耕”该领域,他们针对现有的户外防护服饰工作温度有限的缺点,研发了通过光谱学调控的超材料织物(Metafabric),实现对人体微环境的无源高效热调控。
形象地说,他们研究的超材料织物通过反射90%以上的太阳辐射杜绝了热量从外界输入人体,同时将热量通过中红外辐射的形式从人体“传递”到寒冷的宇宙空间。大众穿上该材料制作的衣服,在炎热的夏日户外就能实现零能耗的降温效果。
目前,陶光明的团队已经实现了从材料、纺丝、纺纱到织造的全流程自动化制备,完成了从“一颗聚合物颗粒到一块布”的漫长征程,赋予这种新型智能服饰柔软舒适、绿色环保、批量稳定等优点。可以说,他们所从事的研究,在很大程度上解决了与大众生活息息相关的“穿衣”问题。
一件防晒衣让他开始探索“光学超材料织物”
谈到为百姓解决“穿衣”的问题,陶光明提到,科技的“四个面向”很实在,指出了科研所要解决问题的主要领域,也很好地诠释了科研为何物。陶光明理解,这是让科研回归质朴,回归到解决问题、满足需求的本质上来。
而陶光明与光学超材料织物的结缘,也正是从“解决问题、满足需求”的角度出发的。“这个项目起源于三年前,一位投资人来到我的办公室,希望我带领我的团队研发出耐洗涤的防晒衣。我最初听到这个诉求的时候,其实没有特别感兴趣,我认为防晒衣的研发并不属于基础研究的工作范畴,因此多次婉拒。”陶光明说,这位企业界人士之后反复与他取得联系,这让陶光明开始思考一件防晒衣所代表的社会问题背后,存在着怎样的深层次科学问题。
“那这背后的物理问题到底是什么?为什么如此大的社会需求却没有足够多的科学家投身于此?我开始思考,如何在关系到国计民生的国民经济支柱产业纺织业上做一些科技创新的工作。不久之后,我在国家相关科技项目的支持下开始了热管理织物项目的探索研究,更加坚定了我们往前推动这项工作的决心。”陶光明说。
一件防晒衣,让陶光明打开思路,开始热管理织物的研究,在随后的几年,陶光明团队进一步与浙江大学的教授开展合作,仍旧从“四个面向”出发,携手共同思考社会需求背后的科技创新需求。
“当时我们就在思考,作为光学科学家,我们是否能够通过对光的引导和操纵完成对微环境的热调控,从而实现高效热管理,赋予防晒衣全新的功能?”就是在这样的思考之下,陶光明开始踏上超材料织物的研发征程。
陶光明说,团队整个科研工作都是围绕四个面向来开展的,“以综合性的思维来看待科研问题,通过多学科交叉配合来解决,我相信可以很好地推动工作。”陶光明说。
从“一颗聚合物颗粒到一块布”,陶光明所进行的科研工作看似“高大上”,实际上与每个人的生活息息相关。他曾说,科学不分“高低贵贱”,他的理解很质朴,“当困难出现了,问题看似无解了,这时候一群人协同合作、攻坚克难,用自己的人生去解决问题,这就是科研。”
目前,陶光明正带领团队全力以赴,推进超材料织物的产业化,希望在今年可以实现百吨甚至千吨级的生产。“如果有千吨级的纤维制备量,我们就可以生产出百万级的衣服,希望在明年春夏之际,我们的超材料织物能以产品的形态面世,服务于大众。”陶光明说,目前超材料织物还没有进入量产阶段,但其在人类生产生活的众多方面都具有应用前景,比如可应用于防晒服、帐篷、汽车罩、太阳伞等,保护任何暴露在天空下、受到阳光和高温损害的人和物体。陶光明说,超材料织物的主要目标人群包括运动员、警察、清洁工、快递员和医护工作者们。希望自己的项目可以得到关注,在企业界开展交流合作,互相学习、促进发展,让这种技术和产品,更好地服务于产业,满足人民生活需求。
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