走进复旦大学国家重点实验室 见证神奇分子创造无限可能

2020-01-06 10:47:42 admin 14

一件看上去普通的毛衣,居然能为手机充电,纤维做成的衣服竟成了电源;一小瓶透明的液体针剂,注射进人体后升温会变成固体,成为医学美容中的无创填充凝胶,或者,它与金属复合后又成了可降解的冠脉支架;纳米状态下,某种聚合物的新排列组合,可能带来通讯产业的一场革命……这是记者新年伊始探访复旦大学“聚合物分子工程国家重点实验室”,听到的、见到的故事,它位于复旦江湾校区的化学—高分子楼内。

 

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▲复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室

无处不在的神奇分子

何为高分子?何为聚合物?实验室主任丁建东教授解答,在自然界,分子质量过万甚至达到几百万的物质称为高分子,也叫聚合物。随着科学的发展,化学家们已经开始运用合成和分子组装等手段,设计创造各类材料,进而将其多样化的功能体现于不同的实际运用中。这就是聚合物分子工程。近现代的许多重要发明,人类的许多生产和生活物质,皆源于此。

 

可以用“点石成金”或“化腐朽为神奇”,来形容聚合物工程。“当一个分子和另一个分子交融时,神奇的一幕就可能拉开。”丁建东说,实际上,聚合物已进入日常生活的每个细节,比如我们希望家里冬暖夏凉,就要创造一种保湿隔热材料,既能在冬天吸热又能在夏天阻挡日照。再比如,许多现代医疗器械,就是源于生物医用高分子的设计。

点石成金的国之重器

国防军工领域更离不开聚合物,它是各类新型材料的基础。比如,一架飞机要既轻又牢固,很大程度上取决于所用复合材料的高分子基材,而飞机的性能如何、能否抵挡高寒高热等,也与材料有很大关系。还有芯片制备所需的光刻胶,更需要特殊的高分子技术。

 

于是,瞄准国家重大需求成为复旦聚合物分子工程国家重点实验室的一项使命。丁建东举例,现在中国人引以自豪的航天器、探月器等,其成功的基础皆源于新材料,新材料的基础源于聚合物分子工程。

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不断追赶世界最前沿

该实验室主体依托的是复旦大学高分子化学与物理全国重点学科。走进实验室的展示厅,一张照片格外醒目:2002年8月15日,《自然》(Nature)刊登了由复旦大学高分子科学系邵正中教授关于蚕丝的研究成果,蚕丝简单拉一拉,强度可以媲美蛛丝。这是中国第一篇高分子方向的《自然》论文,翻开了中国高分子科学研究在世界自然科学顶级期刊上全新的一页。

 

近年来,复旦科研工作者屡屡挑战世界高分子研究的最前沿。还记得美国科幻大片中那部编织在袖口上的手机吗?也许,未来真有这样一部手机,而它的基础来自于中国人的智慧。可穿戴电子设备被预测成为下个时代通讯产品的主流,但问题是如何制备柔性高、可集成、又能耐受复杂形变的新型电池?经过11年攻关,实验室彭慧胜团队找到了答案。他们的成果“碳纳米管复合纤维锂离子电池”,能通过纺织方法实现单体集成和规模化应用,有望为可穿戴电子设备的普及掀开重要一页。

 

纳米世界,是时下聚合物研究的前沿。实验室邓勇辉教授课题组在纳米状态下研究了一种新的半导体排列结构。全新排列组合构成的材料显示出优异的气体传感性能。这项基础研究带来的是,我们的通讯速度可能飞快提升,未来在环境监测、智能医学、航空航天、国防安全、宇宙探测等各领域均有重要的应用价值。

 

无论是国之重器,还是民用医疗材料,实验室研究的高分子聚合物可谓“无处不在”,丁建东说,“作为我国高分子研究的基地,毫无疑问,实验室是未来上海建设科创中心的载体之一。你所想到的皆有可能,这是高分子聚合物的魅力所在,也是我们科研人的责任。”