遇见复材难题,苦于无人解惑?
【材访录】重磅上线!我们特邀学术界与产业界顶尖专家,直面工艺瓶颈、研发挑战与行业趋势,以精辟问答深度剖析。
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新材料创新的浪潮何处奔涌?产学研融合的真谛如何洞察?青年科研者的道路怎样前行?
【材访录】第一期,我们非常荣幸地邀请到清华大学化学工程系教授、中国复合材料学会常务理事——谢续明先生。他将以其深耕高分子领域的丰厚积淀,以及与宝洁、陶氏等国际企业成功合作的宝贵经验,为我们犀利剖析智能材料的产业化瓶颈,深情分享科研合作的“知音”之道,并前瞻复合材料在未来产业中的无限可能。
以下为访谈实录,精彩不容错过。
谢续明教授
1985年3月毕业于日本信州大学,1987和1990年3月先后在东京工业大学获硕士和博士学位。现为清华大学长聘教授。美国明尼苏达大学、日本东京工业大学、日本中央大学做访问教授。最近主要从事高强自愈合快速响应水凝胶;柔性可穿戴器件、高分子共混及复合;纳米材料改性与组装;聚合物熔融接枝;塑料回收和高值再利用;高吸水性树脂;聚合物受限结晶的研究。在国内外期刊上发表论文 250 余篇,其中被 SCI 收录230余篇。获国内外发明专利授权30余项、其中包括美日欧等的国际专利8项。
现任中国复合材料学会常务理事、微纳米复合材料专业委员会委员;中国机械工程学会材料分会副理事长、高分子材料专业委员会主任;中国材料研究学会高分子材料科学与工程分会常务理事以及纤维材料改性与复合技术分会常务理事。
主持国家自然科学基金重点项目和面上项目12项。国家自然科学基金委员会第十四届专家评审组专家;日本东京工业大学卓越研究生院国际顾问。《Journal of Renewable Materials》副主编、《Chinese Chemical Letters》、《Materials》、《Polymers》、《高分子学报》、《高分子材料科学与工程》、《功能高分子学报》和《中国塑料》杂志编委。
一、谢教授,您在高强自愈合水凝胶和柔性可穿戴器件领域取得了重要进展。在您看来,这类智能材料从实验室走向实际临床应用或商业化产品,目前面临的最大技术瓶颈是什么?其突破的关键是否会依赖于新材料体系的开发?
首先我们需要区分一下“可穿”和“可戴”(尽管英文没有区分),世界上目前使用的主要是可戴器件,可穿需要更好的柔性水凝胶、弹性体等功能材料。无论穿戴,目前柔性电子器件领域的研究都进展十分迅猛,许多应用正在不断开发中。水凝胶、弹性体等柔性功能材料器件化的最大障碍,一是溶剂的挥发性如何控制?二是基本上柔性可穿戴聚合物材料都很难是本征导电材料,实现导电性、力学强度以及高回弹性的平衡和统一,还需进一步深入研究。所以材料体系的不断创新和进展是确保所有前沿技术进步的基础。
二、谢教授,您与宝洁、陶氏化学等众多国际顶尖企业有着成功且长期的合作经验,并成功推动了技术产品化。在您看来,与工业界开展有效研发合作的核心要素是什么?
是的,我们和国内外的一些著名企业都有各种合作。关键是要建立互信,在这基础上的合作研究才可以做到互相启发以及无保留的协作,最后共享成果。“交钥匙工程”的研究我们一般不愿做。与工业界开展有效研发合作成功的关键是彼此能互补短长,能做到相互理解、尊重和欣赏对方的成果。技术上找不到知音,也缺乏适应市场的工艺调整,很难使合作研究成功和完美。
三、谢教授,您在高分子共混、复合与改性领域深耕数十年,发表了大量高影响力论文并形成了系统的研究方法。对于青年科研工作者而言,如何才能培养出这种“通过结构设计精准调控性能”的核心研究能力?您最希望他们继承和发展您学术思想中的哪一个方面?
任何研究领域,只要愿意深耕十年,你一定是一个很好的专家;愿意深耕二十年,就应该是大专家了;能坚持三十年,自然会成为顶级专家。世界上聪明人很多,问题在于愿不愿意坚持!三十年前,为了避免采购高分子共混用的相容剂(当年国家还在复兴初期,很缺研究费!),我们发展了多单体接枝制备多相相容剂的方法,并在二十年前首先将之用于多组分体系共混物的开发以及先驱性地应用于混合塑料的回收高值再利用,为废塑料的物理回收开辟了一条新路。
四、谢教授,作为中国复合材料学会的荣誉常务理事,您如何看待高分子复合材料在未来智能制造、柔性电子等新兴战略产业中的角色?学会应如何引导跨学科合作,以抓住这些机遇并推动我国在高性能复合材料领域的自主创新能力?
高分子材料领域近50年来,已经没有通过合成方法制备的稍大宗的新材料出现了。因此上世纪70年代后的30多年间,聚合物新材料主要就是通过聚合物复合和共混的方式,例如通过玻纤复合和碳纤复合以及二元高分子共混方法制备产生了大量的高性能高分子新材料。在今后可预期的很长时间内,复合、共混依然是创新制备高性能高分子材料的最有力手段,例如可以在化学方法上进行分子复合和原子复合;在既存高分子材料基础上进行多元共混复合(也可类比于高熵合金的做法)来制备和发现更多新型高性能高功能高分子体系。然而,所面临的表面改性以及多元多相相容剂的问题仍需继续探索和解决,这样才能做到多元多相体系相结构的精准设计和调控。通过精准复合的方法制备高性能inherent导电弹性体以及可控功能水凝胶的技术必将最终引领柔性电子和柔性可穿戴器件的广泛应用。
本期访谈中,谢续明教授不仅为我们揭示了柔性电子材料迈向实用的关键挑战,分享了产学研成功合作的“互信”基石,更以自身“三十年磨一剑”的科研经历,诠释了“坚持”二字在学术生涯中的千钧之重。
他从为解决经费难题而开发的“多单体接枝”技术谈起,到如今前瞻“精准复合”将引领未来,为我们勾勒出一条清晰而激动人心的创新链条。谢教授对青年学者的殷殷期盼,更是发自肺腑的珍贵箴言。