從3D打印中尋找發展機會
——訪上海材料研究所顧哲明高級工程師

前不久在青浦舉行的2013-14年度啟明星交流活動會上，科委基礎處領導提議建一個便于啟明星交流的微信群后，立馬得到響應，很快微信群建好，加入人數一兩天內就達到近百人；同樣，2010年啟明星微信群也緊接著建立并組織了線下活動，如今這兩個微信群的活動勢頭很好。通過這樣的載體，原本成員間聯系相對松散的啟明星群體開始熱鬧起來。

而在這些溝通交流中我注意到2014年啟明星、上海材料研究所的顧哲明博士被群內微友們屢屢提到，此事源出于青浦聚會后短短的兩三周時間里，他先后到上海化工研究院和上海中醫藥大學做了兩場有關3D打印的科普講座。3D打印雖然是近一年來非常熱的話題，但是真正能把這件事對外行講清楚，其實不容易。從會后的反饋來看，顧博士的講座達到了這樣的效果。講座過程中他用自帶的3D打印機作現場演示、同時回應聽講者的提問；與此同時，他又和上海東方肝膽醫院肝臟外科的李楠醫生（同為啟明星）等在商量3D打印技術如何用到患者肝臟的立體模型構建上，短短二周時間，顧博士拿著3D打印肝臟模型和李楠醫生商議了二次。正是這些背景促成我確定要采訪顧哲明。

“二伯的境遇令我扼腕和警醒”

五官周正，身材好，與人交往略帶靦腆，邏輯思維強，目標明確、行動意識強，一個典型的工科男，是我對小顧的第一印象。

顧哲明，1981年3月出生并成長于江蘇南通，父親當年作為工農兵大學生畢業后在機械廠工作，母親是工人。或許是父親的遺傳，哲明從小就對動手做一些小玩意感興趣，初中起就對理科偏好。高考考到北京化工大學材料科學與工程專業，方向是高分子合成。小顧說他選擇到北京讀書其中有一個原因是他二伯伯在北京，“倒不是因為可以得到他的照顧，而是因為可以去看看他，我二伯在我到北京念書前就已經中風在家了，說起他我心里一直很痛。”此話引起了我的好奇，在我追問下，小顧說出了他二伯一段頗令人唏噓的人生故事：

“我二伯是高考恢復前的大學生。也是我們家庭引以為豪的有學問的人。家里人對他的印象是這個人很聰明，學習成績非常優秀，而且是在很輕松的情況下學得很好，他很輕松得就考進南京大學，畢業后分到北京一家電子研究所。他不合群喜歡一個人玩，對另一半的尋找也有很苛刻的要求，非學業優良者不娶。這樣到35歲才結婚。二伯母也是非常優秀的北航畢業的高材生。但這樣一對不會生活的高智商夫妻，加上他們不合群的性格，面對諸多要和社會打交道的事情常常束手無策，他們在自己兒子的教育上也是不成功的，初始溺愛過度，當中則教育失當，以致都無法完成高等學業。加上后來研究院所改制等變化，二伯、二伯母逐步被不斷前行的社會邊緣化。人生的這些不順也使二伯退休不久就中風在家。”

“有次到他家見二伯在看新聞聯播，對我說里面誰誰他都認識。此時此刻，看著中風在家只能看著電視里他的同學很風光，而他自己的模樣狀態非常差的這一幕給我留下特別深的印象。我二伯（包括二伯母）學了那么多的東西，也是那么優秀，但由于沒有必要的情商，不善于表達，也不善于與人溝通，以致造成天壤之別的人生境遇。由此給我的一個強烈刺激是一個知識分子如果只是自己蒙著頭做，而不善于與人溝通，與社會聯系，最終很可能一無所成。”

二伯的這面鑒鏡對小顧人生態度改變很多。在北京化工大本科到碩士的7年間，他交了不少朋友。他積極參加學生會活動，舉辦講座社團、年底晚會，這些活動他既是組織者又是積極參與者。大四時他就入了中共，碩士期間當了班長兼任支部副書記。小顧有意通過這些交往和活動提升自己的情商。

從石墨烯到3D打印材料

在本科的后半階段，小顧逐步把專業方向聚焦到高分子材料，但到了研究生階段，才有機會進入到高分子材料中的有機硅材料縮聚反應方面的一些課題。也就在那段時間，小顧無意中看到英國曼徹斯特大學科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫有關石墨烯材料制備方面的論文，這篇論文只有短短的二頁，但小顧看后印象極深，作者描述的這種材料的特性——一個原子厚的材料卻具備了很強的導電性和超強的熱傳導能力——深深吸引了他。

考博士時（2006年）因為想到以后工作地點最好能離父母近一點，小顧選擇了報考華東理工大學，選擇華理的另一個原因是該校材料科學與工程專業李春忠教授的專業方向中有和石墨烯相關的研究。最終小顧如愿進入李教授的團隊攻讀博士學位。

當時石墨烯材料遠沒有過后幾年這項工作獲得了2010年諾貝爾物理學獎后那么熱。小顧就是覺得石墨烯的性質、意義與傳統材料太不一樣了，鑒于當時華理的實驗室已經具備了做這種材料的條件，小顧提出想做點這方面的嘗試后就得到了李教授的支持。這樣，小顧就把自己博士論文的題目確定在做導電聚合物石墨烯復合材料的制備。

博士三年時間對制備材料來講只是開了個頭。博士畢業后，小顧應聘于上海材料研究所，一開始是在高分子與復合材料事業部，主要還是沿襲博士期間的工作，研制應用于鋰離子電池正極材料的復合材料，這里所謂的復合材料是指導電聚合物和石墨烯的復合。這個工作屬于應用性基礎研究，在上海材料所這樣的轉制研究所，基本上就是做面向市場需求的課題和研發項目，少數應用性基礎研究也是要得到某個專項基金的支持。上述導電聚合物和石墨烯的復合就依靠了一個納米專項的支持。小顧的另一塊方向是電子漿料的開發，這屬于典型的應用范疇，電子漿料是用在一些器件上可以導電的材料，如石英諧振器、太陽能電池板都會用到電子漿料。

在材料所呆了四年多后（2009～2013），已是材料所高級工程師的顧哲明迎來了一個難得的機遇——3D打印及其帶來的機會。這里讓我們簡要回溯一下：2012年4月21日英國《經濟學人》封面文章推出“3D打印推動第三次工業革命”，使3D打印這項技術迅速吸引了全世界的眼球。國內差不多僅隔一二個月后就有大塊文章介紹第三次工業革命的概念，特別對3D打印技術做了更多的介紹。很快，原先就在做類似工作的研發制造（那時稱為增材制造）部門也因著3D打印的概念獲得青睞和關注，一些機構乘勢而上希望能從快速崛起的3D打印發展大勢中找到機會，一時間可謂各路英豪竟3D。

受命調研，提出專注3D打印耗材

作為以材料研發為立身之本的上海材料所當然不會置身事外。小顧告訴我，一開始是所里幾個退休高工看到3D打印的報道材料，就把材料轉給當時的所長。所里安排讓顧哲明領頭調研此事。他們調研了南京、無錫的公司，看了上海的3D打印展覽會，在向所里提供的報告中建議所里要抓住這個難得的機遇盡快進入這個領域，而且專注在3D打印的耗材研發上。這樣，小顧從2013年開始轉向3D打印，到2014年已將完全轉向3D打印。

之所以定位在3D打印材料，小顧分析說這是依據市場需求和研究所的能力而定，“3D打印有軟件、設備、材料三大塊，我們定位在材料，因為3D打印所需的很多材料，如金屬粉末、光敏樹脂、高分子粉末等基本材料現在基本都靠進口，價格很貴而且還限量供應，如金屬粉末一臺進口設備限量進口30公斤一個月，因此，3D打印耗材已成為限制我們3D打印產業發展的一大瓶頸。而我們所在上世紀70-80年代就已經具備制備金屬粉末設備的能力，但這樣的設備完全無法承擔今天對3D打印金屬粉末的需求。”

2013年初到2014年7月，小顧的主要任務就是調研金屬粉末制備設備，在此期間他分別就金屬粉末和高分子絲材的制備向科委和經委提出課題申請并得到立項。這兩種材料中，小顧說他更花心力的是高分子絲材的制備。據小顧的介紹，高分子絲材是所有3D打印材料中國產化最先突破的材料。高分子絲材主要有ABS塑料和聚乳酸兩種，這兩種材料國內都有一些單位在做，而顧哲明他們是希望做出具有功能性的ABS和聚乳酸。上海材料研究所目前已研發出并正在申請專利的有三類材料：聚乳酸、聚酯和聚甲醛，其中聚乳酸材料正在申請國家標準。小顧介紹說，他們這幾種材料都將以最快的速度推向市場，“所謂推向市場是指形成銷售的批量化產品。其中高分子絲材材料的配方和成型工藝是我們的核心技術。歸根到底這得益于科委的啟明星項目和包括經委項目在內的經費支持。”

不遺余力推3D打印應用

除了3D打印材料的研發制備，小顧眼下更關注的是3D打印的應用，尤其是在醫療領域的應用，“因為醫療領域的應用具有個性化、少量化的特征，這些與3D打印的特點非常吻合。”小顧說他早有這個想法，但因為與醫療機構接觸的機會很少，所以這一步一直未能跨出去。

前不久，上海科技啟明星聯誼會安排組織的2013～2014年啟明星青浦聯誼活動會為啟明星們搭建了交流、溝通、合作的平臺。正是通過這次活動，小顧結識了一批醫務界的啟明星朋友。“求醫心切”的顧博士利用點滴機會推銷3D打印，會后他即應邀到上海化工研究院和上海中醫藥大學做了二場有關3D打印的科普報告。差不多同時，他又約了東方肝膽醫院的李楠醫生談合作。

元旦過后的第一個工作日，包括小顧、李醫生和復旦、上大的兩位啟明星在五角場一起喝咖啡時又聊起合作。李楠提出肝部腫瘤手術前腫瘤在肝臟內部的三維形態目前只能通過平面CT來判斷，如能有立體的肝臟模型，則無論對主刀醫生還是患者都會很有幫助，李楠很想用3D打印來實現這件事。李楠提出需求后，顧博士當場接招，合作一拍即合。此后僅用了6個工作日，顧博士就根據李楠提供的病患的立體肝臟資料，打印完成了二副模型，一個是原尺寸，另一個是縮小版的精度更高的模型。這以后的幾天里，顧博士、李楠醫生和市六醫院骨科的劉旭東、岳陽醫院的李福倫四位啟明星相約在五角場一家咖啡館進一步就可能的合作作交流。

四位啟明星在探討3D打印方面的合作，右邊第一人為顧哲明

那天，我也受顧博士之邀到場見證了他們交流的情形。李楠那次就提高3D打印模型精度和可否做到用不同顏色來區分肝臟的不同部位提出了需求。對此，顧博士坦言，精度問題通過調整有可能提升，但分色問題目前可能難以解決。

和李楠醫生的合作很可能是顧博士團隊邁向醫療領域的一個起步。盡管還只是剛剛開始，但顧哲明對3D技術在醫療領域拓展應用這個方向非常期待。接下來，顧博士還將通過和市十醫院骨科的李國棟醫生等交流，尋求進一步的合作，“我是想通過為醫療提供服務中找到我們的機會。”

雖然已經是深入到3D打印這個領域，但顧哲明認為對3D打印還是要客觀看，盡管它離實際應用很近，但真正能見效還有賴于材料、工藝等條件的配合，特別是要找到應用的切入口，應用的大門不敞開，3D打印是走不遠的。

今年是顧哲明入職材料所的第六個年頭。五年時間里，他先后主持了五個課題，參與了兩個課題，先后發表十篇論文，已經申請和正在申請的有8個專利，參與制定國家標準一項。

或許比這些更重要的是年方三十四歲的顧哲明已經找到自己的方向——3D打印材料的研發和拓展3D打印的應用。預祝這位材料界的青年才俊一步一步地做成自己想做的事，在此過程中他會得到我們很多人的祝福。