水凝膠表面滴上一滴水，本應(yīng)鋪展開(kāi)來(lái)，卻凝成了一顆水珠。這神奇的一幕，讓復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系2022級(jí)本科生肖志遠(yuǎn)深切感受到科學(xué)的神奇與魅力。在聚電解質(zhì)調(diào)控水分子行為這一前沿領(lǐng)域，他已探索了三年。
從大一加入課題組，到以第二作者身份發(fā)表高水平論文，再到成功申請(qǐng)國(guó)家自然科學(xué)基金本科生項(xiàng)目，憑借突出的學(xué)術(shù)創(chuàng)新能力和科研潛力，日前，肖志遠(yuǎn)成功獲評(píng)復(fù)旦大學(xué)2025年度“智擎學(xué)者”稱(chēng)號(hào)。他的科研之路，既有年輕人的好奇與熱情，也有對(duì)科學(xué)的執(zhí)著與思考。
給水分子“減負(fù)”，“開(kāi)源節(jié)流”破解淡水困局
肖志遠(yuǎn)的研究核心與人們的日常生活息息相關(guān)。過(guò)去幾十年間，全球在飲用水與衛(wèi)生方面已取得顯著進(jìn)展，但仍有四分之一人口無(wú)法獲得安全的飲用水。傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)能耗高、成本大，如何才能使水蒸發(fā)效率進(jìn)一步提升，成為關(guān)鍵問(wèn)題。
“在閱讀大量文獻(xiàn)和導(dǎo)師的指導(dǎo)下，我了解到，界面太陽(yáng)能水蒸發(fā)技術(shù)有著綠色可持續(xù)的特性，是一條可探究的路徑?！比欢?，這項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向廣闊應(yīng)用，還面臨著一道核心關(guān)卡：如何在單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上“榨取”更多淡水？
這一問(wèn)題的底層矛盾在于，太陽(yáng)能雖取之不盡，卻具有間歇性與分散性，而水蒸發(fā)本身是一個(gè)不折不扣的“耗能大戶(hù)”。面對(duì)這一問(wèn)題，肖志遠(yuǎn)選擇“開(kāi)源節(jié)流”作為解題思路。
“所謂開(kāi)源，即最大化捕獲并利用太陽(yáng)這有限的能量；所謂節(jié)流，則是千方百計(jì)降低水分子掙脫束縛、化為蒸汽所需的能量門(mén)檻?！边@一樸素卻深刻的理念，構(gòu)成了他過(guò)去三年科研探索的清晰主線(xiàn)。
在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，沿著這條思路，肖志遠(yuǎn)的研究一步步深入。在“開(kāi)源”之路上，肖志遠(yuǎn)把目光投向光熱材料的制備，獨(dú)立完成金納米顆粒、納米方塊等納米粒子的制備，并通過(guò)巧妙的交聯(lián)與靜電作用，構(gòu)建出更復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)?！斑@就像為蒸發(fā)界面安裝了智能捕光器，通過(guò)高效的光熱轉(zhuǎn)換，將陽(yáng)光更充分地捕獲并轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)水蒸發(fā)的能量?！?/p>
在“節(jié)流”之道上，團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，通過(guò)在水凝膠表面引入聚電解質(zhì)膠束，降低蒸發(fā)所需的能量，以提升水蒸發(fā)速率。肖志遠(yuǎn)解釋道，這種結(jié)構(gòu)一方面可利用聚電解質(zhì)高滲透壓形成“輸水高速公路”，加速水分補(bǔ)給；另一方面，這些聚電解質(zhì)通過(guò)氫鍵，巧妙地削弱水分子間的緊密連接。
“這個(gè)方法比較特殊，也很有新意?！毙ぶ具h(yuǎn)語(yǔ)氣中帶著一絲自豪。但在實(shí)驗(yàn)初期，他坦言自己也曾“半信半疑”。實(shí)驗(yàn)室里，師兄向他演示，經(jīng)過(guò)修飾的水凝膠表面，原本應(yīng)該鋪展開(kāi)的水滴竟然凝成水珠。那一刻的震撼，讓他至今記憶猶新。
通過(guò)這種修飾方式，團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建出具有非對(duì)稱(chēng)潤(rùn)濕性、高光熱轉(zhuǎn)換效率與低蒸發(fā)焓的二維蒸發(fā)界面，并進(jìn)一步通過(guò)可控卷曲工藝形成光熱層-隔熱層維Janus結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效縱向輸水、鹽離子排斥與熱量局域化的協(xié)同調(diào)控。水蒸發(fā)速度提升了1.7倍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高達(dá)99.9%的脫鹽率，相關(guān)成果發(fā)表于SCI期刊，并已成功申請(qǐng)兩項(xiàng)專(zhuān)利。
人文班走出的理科生，他用三年建立起自己的科研體系
回望自己的科研起點(diǎn)，肖志遠(yuǎn)的思緒飄回到高中時(shí)期。作為人文班的學(xué)生，他卻一直保持著對(duì)理科的學(xué)習(xí)興趣。一次對(duì)科研的初探，點(diǎn)燃了他的好奇心?！半m然現(xiàn)在看來(lái)，當(dāng)時(shí)做的研究都很‘小兒科’，但卻種下了讓我走上科研這條路的一顆種子?！?/p>
大學(xué)伊始，肖志遠(yuǎn)便通過(guò)希徳書(shū)院“啟明星計(jì)劃”加入了黃霞蕓老師的“聚合物刷修飾提升界面粘結(jié)性能研究”項(xiàng)目組。“當(dāng)時(shí)我對(duì)化學(xué)生物這一塊的內(nèi)容更感興趣一些，正好看到高分子科學(xué)系這邊有相關(guān)研究，就報(bào)名了。”令他驚喜的是，黃老師主動(dòng)聯(lián)系了他。在深入的交談后，他最終選擇加入黃老師的項(xiàng)目。
在課題組，肖志遠(yuǎn)從一個(gè)需要老師“手把手”指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的“科研小白”，逐步成長(zhǎng)為如今能獨(dú)當(dāng)一面的科研人，他用三年的時(shí)光建立起自己的科研體系。“剛開(kāi)始接觸時(shí)，我對(duì)高分子的概念還不是很熟悉?！毙ぶ具h(yuǎn)坦言科研起步階段的困難，“只能從文獻(xiàn)當(dāng)中學(xué)習(xí)，遇到不會(huì)的就問(wèn)老師、問(wèn)師兄師姐。”這種在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、在探索中成長(zhǎng)的過(guò)程，塑造了他對(duì)科研的初步理解。
除了常規(guī)的科研訓(xùn)練，肖志遠(yuǎn)還積極參與各類(lèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽。他與來(lái)自中文、經(jīng)濟(jì)等不同專(zhuān)業(yè)的同學(xué)一起創(chuàng)建的“陽(yáng)光蒸好”團(tuán)隊(duì)，一同致力于開(kāi)發(fā)多產(chǎn)品高效的綠色凈水解決方案。團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目曾獲杜邦青年創(chuàng)新大賽全國(guó)銅獎(jiǎng)等榮譽(yù)，受到多方好評(píng)。
參賽經(jīng)歷也讓肖志遠(yuǎn)更直觀(guān)地認(rèn)識(shí)到，實(shí)驗(yàn)室研究與實(shí)際落地應(yīng)用之間還存在著巨大的鴻溝。比賽中，他經(jīng)常面臨評(píng)委的犀利提問(wèn)，“你們到底是做什么的？”“你們能產(chǎn)出多少水？產(chǎn)出來(lái)的水質(zhì)量如何？”這些問(wèn)題曾讓他一時(shí)語(yǔ)塞，但也促使他不斷思考如何將復(fù)雜的研究通俗化、具象化。
“后來(lái)每次講的時(shí)候，我都會(huì)想怎樣才能把這個(gè)故事講得更切中要害，讓大家能夠更快Get到我想表達(dá)的點(diǎn)?！币淮未蔚膮①愔?，肖志遠(yuǎn)逐漸學(xué)會(huì)從落地應(yīng)用的角度重新審視自己的研究，思考如何將小小的實(shí)驗(yàn)樣品拓展為可落地的實(shí)用器件?！叭绻麑?shí)驗(yàn)室里的科研是0到1，那么走出實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用就是1到100，這之間還有99步要走?！?/p>
“低精力人群”如何尋找科研與生活的和諧
科研之外，肖志遠(yuǎn)的生活同樣豐富多彩。從大一起，他就參與了希德書(shū)院的學(xué)生工作，從文化干事一路成長(zhǎng)為主席團(tuán)成員。大二時(shí)，部門(mén)舉辦了一次篆刻活動(dòng)，肖志遠(yuǎn)作為組織者，原本預(yù)計(jì)活動(dòng)感興趣的人并不多，“畢竟篆刻是一個(gè)小眾愛(ài)好?！钡淮巍笆д`”操作，活動(dòng)信息通過(guò)平臺(tái)推送給了全校師生，吸引了百余來(lái)人報(bào)名?！斑@完全在我們的預(yù)料之外，所以有時(shí)候覺(jué)得，事情并不一定會(huì)按照預(yù)先設(shè)想的軌跡發(fā)展，有時(shí)大膽一點(diǎn)，反而可能有意外之喜?！?/p>
這次經(jīng)歷也讓他自己在科研之路上遇到困難時(shí)，能更從容面對(duì)所有意料之外的情況。
在肖志遠(yuǎn)身上，可以看到“卓越而有趣”精神的生動(dòng)詮釋。高中時(shí)，人文班的他卻依然專(zhuān)注于理化生方向；大學(xué)里，他既深耕專(zhuān)業(yè)研究，又廣泛參與通識(shí)活動(dòng)；科研中，他既注重基礎(chǔ)探索，又思考實(shí)際應(yīng)用。
“卓越就是一個(gè)人在某個(gè)方向上做得更加專(zhuān)業(yè)，有趣則是指不拘泥于眼前的一個(gè)研究方向，而是放開(kāi)眼界去看更大的世界。”在他看來(lái)，科研既要鉆得深，也要看得廣；既要有專(zhuān)業(yè)深度，也要有跨界視野。
對(duì)于如何平衡科研、學(xué)業(yè)、學(xué)生工作與個(gè)人生活這一問(wèn)題，肖志遠(yuǎn)有著自己的一套方法論。他習(xí)慣坐第一排，專(zhuān)注課堂，“課上好好聽(tīng)”；但也坦然承認(rèn)“熬夜也是要熬的”，尤其在期中、期末面臨多重任務(wù)時(shí)也會(huì)加班加點(diǎn)。
他自稱(chēng)是“低精力人群”，無(wú)法像他敬佩的一位師兄那樣能夠高效兼顧多項(xiàng)任務(wù)?！拔乙淮沃荒茏龊靡患?，比如在寫(xiě)作業(yè)的時(shí)候我就不能聽(tīng)歌，健身時(shí)也不會(huì)聽(tīng)音樂(lè)。一旦同時(shí)做兩件事，我很可能會(huì)出錯(cuò)?！边@種自我認(rèn)知讓他更專(zhuān)注于當(dāng)下，做好每一件手頭的事。
對(duì)未來(lái)，肖志遠(yuǎn)已有清晰規(guī)劃。他即將赴北京大學(xué)直博，研究方向?qū)木垭娊赓|(zhì)調(diào)控水轉(zhuǎn)向光電子材料?！叭绻f(shuō)我最后的目標(biāo)是想去利用陽(yáng)光的話(huà)，蒸發(fā)水是一種利用方式，直接利用陽(yáng)光也是一種方式?！?/p>
這一轉(zhuǎn)變既有學(xué)術(shù)邏輯，也源于他在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽中受到的啟發(fā)。“記得在一次比賽中我看到其他團(tuán)隊(duì)的‘水電聯(lián)產(chǎn)’設(shè)計(jì)，給了我很大啟發(fā)，也讓我認(rèn)識(shí)到學(xué)科交叉的更多可能?！?/p>
盡管研究方向會(huì)變，但對(duì)未知的好奇始終是他最核心的動(dòng)力?！拔椰F(xiàn)在就很迫不及待地想要試一試，看看自己還能做出哪些更有意思的東西?！彼壑虚W爍著探索的光芒。
談到長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，肖志遠(yuǎn)保持務(wù)實(shí)而開(kāi)放的態(tài)度?！叭绻夷馨l(fā)現(xiàn)一些新的東西，就已經(jīng)很讓我自豪了。當(dāng)然，如果能拓寬學(xué)科的邊界，那更是可遇而不可求的目標(biāo)了?！?/p>
從高中初見(jiàn)科研世界的好奇，到大四即將開(kāi)啟博士生涯的從容，肖志遠(yuǎn)的成長(zhǎng)軌跡印證了復(fù)旦科研新生代的特點(diǎn)：早起步、多嘗試、跨領(lǐng)域、求創(chuàng)新。一路走來(lái)，他幸運(yùn)地遇到了給予指導(dǎo)的老師、提供幫助的師兄師姐，但他自身的努力與思考同樣不可或缺。
實(shí)驗(yàn)室里，肖志遠(yuǎn)正準(zhǔn)備新一輪實(shí)驗(yàn)。聚電解質(zhì)間的“水世界”很小，小到需要用精密儀器才能觀(guān)測(cè)；又很大，大到可能為解決全球水資源問(wèn)題提供新思路。在這微觀(guān)與宏觀(guān)之間，肖志遠(yuǎn)將繼續(xù)他的探索，帶著復(fù)旦人的精神，走向更廣闊的科研天地。
