女科學家鮑哲南：讓“人造皮膚”造福人類

方婷

南京姑娘鮑哲南是美國斯坦福大學化工學院、材料學院終身教授，美國最著名的女化學家之一，入選全球頂尖100材料科學家名人堂榜單。她如今又是第一個在美國斯坦福大學當院長的中國女性，曾獲得“影響世界華人大獎”、2015年《自然》年度人物、2017年“世界杰出女科學家獎”等殊榮。她攻克了“人造皮膚”的難關，為世界矚目。

從小愛科研，“學霸”成功的美麗起點

記者（以下簡稱記）：聽說您從小就熱愛自然科學，父母對您有什么幫助？

鮑哲南（以下簡稱鮑）：我于1970年11月出生于南京，父母親均是南京大學的教授。我很小就表現出對自然界的好奇，對很多事情都充滿興趣。我上幼兒園時，對面人家著火，大家都去救火，媽媽拿起被子，往上面澆了很多水后捂上去，火就滅了。這件事給我留下了深刻的印象，我當時曾問爸爸：“我們家的仙人掌里面也有水，能用仙人掌滅火嗎？”父親是南大物理系教授，他引導我：有問題先自己找答案，然后做實驗證實。后來我就讀于南京金陵中學時，對理科產生了濃厚的興趣，并養成了勤于動腦、勤于動手的習慣。這為我在科學道路上發展打下了良好的基礎。

父母平常工作很忙，但他們一定會抽出時間陪伴我和姐姐。有一次父親帶我去玄武湖玩，看我正在吃冰棍，就問我冰棍掉到水里會浮起來還是沉下去。我想當然地回答：“肯定會沉下去。”父親就鼓勵我驗證一下。我把冰棍扔到水里，清清楚楚地看到冰棍浮在水面上！我很好奇地問父親為什么，父親卻笑而不答，讓我自己去研究。后來我才搞清楚，原來冰的密度比水小。很幸運，父母從小啟發我的科學思維，大膽假設、踏實求證，讓我終生受益。現在我也這樣教育我的孩子，激發我學生的科研熱情。

記：您哪年進入的南京大學，學的什么專業？

鮑：帶著一份探索未知世界的好奇心，我于1987年進入南京大學化學化工學院。化院的老師孫德坤說化學是門實驗科學，經常指導學生實驗。南大化院的特色就是重視培養學生的動手能力，將實驗作為教學的重點。孫老師夸我說：“鮑哲南是個酷愛做實驗的姑娘，并且重視實驗前的預習，能夠做到成竹在胸，每次實驗都安排得很有條理，完成得又好又快。”我憑借在實驗課上的出色表現，大二暑假進入薛奇教授的科研實驗室。薛教授在配位化學國家重點實驗室，重點研究方向是高分子復合材料。我生平第一次接觸到正式的科研項目，開展了高分子材料和物理化學課題研究，并在薛教授的指導下發表了第一篇論文。大學3年，我的無機化學、分析化學、有機化學、物理化學四大化學基礎課和實驗都取得了優異成績，被同學們稱為學霸。這些都為我之后在科研道路上沖刺積蓄了充足的力量。

記：您什么時候去美國深造的？又在哪年取得了博士學位？

鮑：大三時，我們全家移居美國，我進入伊利諾伊大學芝加哥分校學習。當時我不到20歲，一邊學習，一邊打兩份工維持生計。我用20天的時間復習GRE考試，考出了令人驚異的成績。芝加哥大學的研究生錄取委員會，看了我本科三年在南大的優異成績后，決定破格錄取我為研究生。我明確地表示想要跨學科做研究，選擇了華裔高分子化學家于魯平為導師。于魯平教授將我引入科研的殿堂，給了我一個科學工作者應有的基本訓練，使我具有了獨立研究的能力。在芝加哥大學，我有機會了解不同科學前沿領域的發展，遨游于科學的奇妙世界，并確立了交叉學科研究的科研方向，于1995年取得了博士學位。同年，我又申請貝爾實驗室的博士后。答辯的時候，我充分表現了自己深厚的科研底子和對學科前沿的不懈探索，對發表在《科學》雜志上的聚合物材料化學領域的文章作了精彩的分析。答辯委員會的教授在第二天就告訴我他們接受我了，直接聘請我做研究人員。這在貝爾實驗室歷史上都是很少見的。在貝爾實驗室的8年中，我先后成為首席研究員、杰出研究員，創造了許多世界第一。

異國放光彩，攻克“人造皮膚”難關

記：您后來為何選擇去斯坦福大學？

鮑：2004年，我放棄了許多大學給予的優厚待遇和正教授職稱，選擇了斯坦福大學。除了因為這是一所享譽世界的頂尖私立研究型大學外，更因為那里的環境適合我發展，既研究基礎理論又注重實際應用，讓我很喜歡。我覺得自己不是天才，要想成功需要后天付出更多努力。從事科研，我認為最重要的是堅持不懈，保持樂觀，永不放棄。在斯坦福，我堅持走路上班，每天30分鐘的路程不僅可以鍛煉身體，而且可以趁機與朋友、父母聯系一下。斯坦福大學為了緩解校園內汽車停車位的緊張狀況，提倡步行、騎自行車或乘公共交通工具上班。我因為長期堅持步行上班，被評為斯坦福大學校園“走路英雄”。為此，學校還將我的照片和留言制成明信片，懸掛于斯坦福的校車之中。

記：人造皮膚的課題，最初是什么時候在何種情況下設立的？

鮑：在貝爾實驗室，我大多時間都是在做柔性電子，而且已經做成了世界上第一個柔性電子紙，第一個印刷打印出來的有機電子電路。那個時候已經可以看到，雖然柔性電子還沒有產業化，但工業界是往那個方向走的，產業化只是一個時間問題。所以，到了斯坦福之后，我覺得在學校的研究目標需要比工業界早10到20年。2005年一個偶然的機會，我遇到了機械系的教授，他介紹說他們正在做機器人，但機器人沒有智能的功能，不能感知，比如不能像人的手那樣去感知。我當時就在想，柔性電子在這個方面可以有一些幫助。因為機器人的身體是曲線型的，不是平面型的，所以我們不能用那些剛硬的電子器件放在機器人身上，就先想到了模擬人手觸覺的功能。

比較早期的時候，我們還沒有固定的研究經費，我就讓學生在做其他項目的空閑時間，慢慢做這方面的研究。很快，我們有了突破，做出了一個像人手一樣非常靈敏的傳感器。那給了我們一個啟發——既然可以做出像人手一樣的柔性傳感器，那也可以做出皮膚的其他功能，比如拉伸性、修復性、生物降解性等，如果把這些功能都放到電子器件里的話，我們完全可以改變未來電子產品的功能。這樣的假設讓我們有了靈感——將來電子器件的外表就像人的皮膚一樣。

記：請具體說說“人造皮膚”以及它對人類的作用和意義吧。

鮑：所謂的人造皮膚，由敏感度極高的電子感應器組成，當感應器連成一片時，就成為“皮膚”。一開始，我們做這個就是考慮用在機器人身上，讓機器人也擁有觸覺，可以做一些非常細致的動作，比如扶病人的時候能夠掌握力度而不至于弄疼或弄傷病人。但這都只是電子皮膚一方面的應用，我通過研究預測，人工電子皮膚的應用前景非常廣闊，因為在現實生活中，這種觸覺傳感器可適用范圍非常廣，有望在假肢、機器人、手機和電腦的觸摸式顯示屏、汽車安全和醫療器械等諸多方面獲得廣泛應用。比如現在的皮膚移植，還有改進沒有感知力的假肢，都可以運用這項技術。有了靈敏的“觸覺”，未來的假肢會更像病人本來的肢體。還有一個可能的地方，就是汽車的方向盤，如果安置了觸覺傳感器，在駕駛員很累沒有扶住方向盤的時候，方向盤可以自動感知駕駛員的非正常操作，然后發出提醒，以減少交通事故。

記：您帶領團隊是怎樣攻克人造皮膚難關的？

鮑：在我取得的所有研究成果中，2010年公開發表的人造皮膚研究，引發了世人廣泛的關注。打個比喻，一只蒼蠅或蝴蝶停在臉上，輕微的觸感會讓人類馬上有所察覺，那人造皮膚會不會也擁有這樣的靈敏度？我的科研給了世界一個答案：讓人造皮膚也擁有和自然皮膚一樣的觸覺，并不是不可能的。2010年9月，國際著名學術雜志《自然材料》上發布了一篇文章，公布了我和研究小組的最新研究成果——? 一種能夠感知微小壓力的人造皮膚，讓同領域的研究者和普通大眾都覺得耳目一新。我和小組共花了將近三年的時間實驗，研制出了具有超強靈敏度的人造皮膚，經實際測試表明，這種“皮膚”能快速、清晰地感知一只蒼蠅或蝴蝶停留在其表面所造成的“觸覺”，而且這種用高分子材料做成的人造皮膚，還具有神奇的修復功能。

英國《自然》雜志發表報告，說在柔性電子研究領域這一片理工男的天下，我一個女性做到了全球頂尖。也因為這項成果，2011年我獲得由鳳凰衛視聯合海內外十余家知名華文媒體和機構共同評選的“影響世界華人大獎”。當時的頒獎詞是：這個星球是美麗的，之所以美麗是因為有數十億不同膚色的人，更加美麗的是那些為人類保持美麗皮膚而默默奉獻并做出卓越貢獻的科學家，鮑哲南女士就是一位杰出的代表，她是世界上最美麗的女人。

女神科學家，力爭事業與家庭獲得雙贏

記：您獲得過很多科研成就，也獲得過很多榮譽，能說說嗎？

鮑：我研究的范圍很廣，包括化學、材料科學、能源、納米電子學和分子電子學以及有機和高分子半導體材料、傳感材料、有機半導體晶體管、有機太陽能電池、電子紙、人工電子皮膚等。除了人造皮膚外，2001年12月，我參與研究的“單分子層晶體管可控制電路”成果列入美國《科學》雜志評出的2001年世界十大科技突破。2011年，我和團隊研制出了可拉伸太陽能電池，為人工電子皮膚增添了自我發電的新功能。2015年10月，我在《科學》雜志發表論文，描述了人造皮膚模擬觸覺的機理。2017年，我領導的科研團隊開發出一種導電性和拉伸性俱佳的高分子材料，可用于可拉伸塑料電極，這種柔性電極可用于可穿戴電子器件。

我在《自然》《美國科學院年報》《先進材料》《應用物理通訊》等國際性雜志發表論文300多篇，申請專利60余項，其中獲準30多項，創造了很多的世界第一，被美國化學學會評選為12位最杰出的青年女科學家之一。2015年我當選《自然》雜志年度十大人物，2016年當選美國工程院院士。2017年5月，我獲得了聯合國教科文組織頒發的“世界杰出女科學家成就獎”，特別高興，因為這份殊榮每年全球只有五位頂尖的科學家可以獲得。

記：您是什么時候升任美國斯坦福大學化學工程學院院長的？很自豪吧？

鮑：2018年11月，我升任斯坦福大學化學工程學院院長，是第一個在斯坦福當院長的華人女性，我當時非常驚喜！斯坦福大學校長說：“鮑哲南是美國斯坦福大學化工學院、材料學院終身教授，美國最著名的女化學家之一，入選全球頂尖100材料科學家名人堂榜單，還是美國國家工程院院士和國家發明學會的成員。可以說，鮑哲南為華人女科學家樹立了榜樣。她出任斯坦福大學化學工程學院院長當之無愧！”斯坦福對我委以重任，我既感到自豪，也深感壓力，一定會加倍努力，不辱使命。

記：您是一位杰出的科學家，目前又是院長，平時工作很忙，您如何平衡事業與家庭的關系呢？

鮑：是的，我的工作非常繁忙，經常有人好奇地問我怎樣去平衡事業和家庭的關系。每當這時，我就會想起父親曾經告訴我的一句話：“人生中完整的幸福包括兩個方面，事業成功和家庭美滿。維系這兩者的原則是不能犧牲一個去換取另一個，兩者都不可偏廢。”我領會了父親的用心，通過提高效率來完成工作，從事科研的時候嚴謹認真，一分一秒都不舍得浪費，回到家就全心陪伴家人和孩子。現在我女兒10歲、兒子5歲，我每天下班回去都陪他們一起做作業做游戲。我媽媽曾說必須要跟自己的小孩交流，陪伴他們成長，給他們家庭的溫暖。我牢記她的話，每逢休假，就和丈夫放下手頭的一切事情，帶著孩子們去度假。有時一家人駕車去海邊，我也會和孩子們一起瘋一起鬧，然后饒有興趣地和他們一起撿貝殼和石頭，帶著他們觀察這個美麗的世界。

記：您是用什么方式去陪伴和教導孩子的？

鮑：不管多忙多累，我堅持每天早上5：30起床給家人做早飯，隨后大家圍在一起吃早飯。我的愛人也是華裔科學家，他也很會平衡工作與生活。每當有外出的國際會議，他就會帶我們全家人一起去，會議結束后到處轉轉，看看當地的風景，算是放松心情。我小的時候，父母就很注意跟我溝通和交流，認真地聽我訴說。現在我自己成了母親，也堅持用引導和啟發的方式培養孩子，呵護他們的興趣，并時刻關注他們的心理狀態。女兒在幼兒園的時候非常喜歡游泳，到了小學卻突然拒絕去游泳。我有些奇怪，但沒有強行要求她遵守學校規定完成游泳課的內容，而是循循善誘，終于了解到，女兒只是覺得自己在小學的表現不如幼兒園好，就不愿游了。我就告訴女兒凡事都要堅持，不要懼怕困難，幫助孩子克服成長路上的心理障礙。

記：您時常回南京嗎？聽說您對家鄉很思念。

鮑：是的，我愛家鄉，對南京一直十分懷念。身在天涯，心在家鄉。我幾乎每年都會回國三四次，也會回江蘇參加學術會議和交流。看到江蘇有不少研發機構，水平比肩世界一流，我非常高興。得知江蘇科技創新能力連續8年在中國排名第一，我很自豪。我是從南京走出來的科學家，現在與南京大學及江蘇很多研究機構都保持著緊密的聯系。不少的南大訪問學者和留學生，都在我的實驗室里參觀和工作過。在我的科研團隊里，就有多位來自江蘇的留學生和博士生。

回想起以前美好的記憶，我對家鄉非常思念。每次回南京我都會去夫子廟吃小吃，在我心里，全世界哪里的小吃都沒有南京的好吃。祝福南京，祝福祖國，愿祖國越來越美好和強大！

〔編輯：潘金瑞〕