建立起科研與成果轉化自信尤為重要
——訪2020級星友，東華大學材料學院副研究員成艷華

2021-07-23 10:54:12侯璟瓊,江世亮

世界科學 2021年7期

成艷華東華大學材料學院副研究員

2021年6月15日，我們在東華大學材料科學與工程學院訪問了該學院副研究員、2020級星友成艷華。兩個月前，艷華星友剛入選了“上?？萍记嗄?5人引領計劃”提名獎。

一個熱愛工科的女生

1986年，成艷華出生在南通一個普通家庭。艷華的父親經營著一家建筑公司，母親則全職照顧家人的生活與工作。由于父親工作需要，出生之后的小艷華先是隨父母在江西工作生活，到了讀書的年紀，又隨父母返回南通，開始過相對穩定的生活。如果說江西為小艷華崇尚自由與熱愛自然的天性提供了一方沃土，那么故鄉南通給予她更多回憶的則是重教之風，以及她在求學中的成長。人本主義心理學先驅，現代自我心理學之父阿爾弗雷德·阿德勒（Alfred Adler）說：“幸運的人一生都被童年治愈，不幸的人一生都在治愈童年?！逼G華星友在介紹自己童年生活的時候，引用了這句名言，并且告訴筆者，她認為自己屬于幸運的人。

中學時代給成艷華的印象最為深刻。她用了兩個詞概括：魔鬼化訓練與半軍事化管理。艷華的數學成績突出，物理也是她的優勢學科。那一時期的她受家庭的影響很大，一直想學建筑專業。然而，并不盡如人意的高考結果，似乎一直在磨練成艷華的耐性與韌性。

成艷華自嘲，她的高考很不順。第一志愿（考前填）報了復旦大學生命學院未果。她不得不選擇去東華大學。而后她又參加了一次東華校內換專業的考試，到了專業相對強勢的材料學院。當時學校允許1%學業優異的大二學生可選導師進實驗室。成艷華選擇了朱美芳老師。成艷華鼓足勇氣，開門見山地向時任東華大學副校長的朱美芳自我介紹。她的敢說敢為給朱老師留下了深刻的印象。

東華、北大、UCLA，在“折騰”中磨礪和成長

大三那年，朱老師讓她隨師兄一起到北大化學學院周其鳳老師那里做甲殼型液晶高分子紡絲。兩周后，整個實驗還差7步中的最后一步尚待完成，成艷華就又向朱老師申請了一個月時間。她非常喜歡北大的氛圍，于是大四下半學期，艷華再次向朱老師提出想到北大去做畢業設計，朱老師同意了，并鼓勵她把甲殼型液晶高分子紡絲做出來。畢業設計結果出來后，北大老師建議成艷華再接再厲，嘗試去改變高分子片段的化學結構。液晶基元改變可以影響材料的相態，對材料的宏觀性質有影響。這類課題在北大比較成熟，相比之下，東華當時還未開展這方面課題。已獲留校保研的成艷華再次向朱老師申請兩年時間，留在北大完成課題實驗。當然朱老師又一次同意了。盡管成艷華只是借讀北大，但三年的北大學習生涯讓她收獲頗豐。她還記得在北大碩士第一門課就是學術道德與規范。

2021年4月，在“上海市科技青年35人引領計劃”提名獎頒獎現場

2010年底，臨近碩士學業結束時，朱老師建議成艷華申請國家公派留學計劃，并如愿進入美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）開始了公派留學的生活。初來乍到的艷華發覺自己面對的是一個全新領域——偏無機材料的鋰離子電池器件，與她原先做的高分子幾乎無關。盡管第一年她有點迷茫，但是做成樣品后得到課題組盧云峰老師肯定，而后為解決實驗電池性能不穩定問題，她又差不多用了一年，其間她還寫了三篇文章。說起英文論文寫作，成艷華說她之前完全不知該怎樣寫，只能一點一點地學。為了解決邏輯的問題，她從網上下載各種范文。第一篇文章她用了半年時間。這個過程中，盧老師教她怎樣“講故事”，怎樣理順邏輯關系，關鍵是怎樣把故事的核心講清楚。成艷華說，這是她真正知道怎樣寫SCI論文的開始。

參與納米材料與AIE項目，在材料科研領域深耕

轉眼間到了博士最后一年。成艷華回到東華大學，參加由朱美芳老師牽頭、復旦大學彭慧勝團隊、上海交大馮新亮團隊三家共同承擔的納米材料重大基礎研究項目。項目要講明雜化材料的重要性，以及通過怎樣的手段把納米的優異性質在宏觀層面上呈現出來，服務于能源存儲和智能感應等領域。這個項目也是她在朱老師指導下開展并完成的。這一年，也讓多年在校外漂泊的艷華同學比較系統地補習了東華材料科學與工程的課程，特別是關于納米雜化思想對她博士后課題研究有直接的內在聯系。2015年底，成艷華博士論文答辯，周其鳳老師、洛杉磯分校的盧老師都專程從北京、美國趕來東華為學生鼓勁加油。

2016年5月，經朱老師推薦，成艷華去香港科技大學唐本忠院士那里做博士后課題，開始聚集誘導發光（AIE）的研究工作。聚集誘導發光是唐院士首先發現的一種熒光分子的反常發光現象，傳統熒光分子在溶液里發光，固態下不發光，而AIE熒光分子則相反。唐院士對這一現象深入研究后在概念和理論層面上做了總結，并在許多領域得到驗證、應用，解決了傳統分子固體發光淬滅的問題。這項原創性工作后來得到了2017年度國家自然科學獎一等獎。由于成艷華來自東華大學，唐院士希望艷華探索AIE技術如何用在纖維材料上，通過加入這種熒光分子產生的光子信號來逆向感知（高分子纖維）凝聚態結構的變化。由于準備充分，成艷華在香港科技大學的科研工作很順利。讓她最有成就感的是終于做成了濕度感應纖維材料，通過發光顏色變化能感知三維空間的濕度變化，通過濕度變化探究皮膚汗腺孔的可視化變化。

從“不相干”到“相干”：AIE + 纖維

AIE技術如何與不相干材料相干是我們想進一步了解的問題。

一個學術概念或思想的提出能打開一個領域，也能指導更多的科研和生產實踐，正如20世紀中葉，為突破細胞生物學遠緣物種細胞雜交的屏障而開展的開拓性工作，為后來的體細胞融合做了前期準備和有益探索一樣。當聽說成艷華的課題也是圍繞雜化思路開展，我們覺得是找對人了。結合以上成艷華提到的聚集誘導發光有機分子和高分子網絡（纖維）這兩種不相干材料的雜化內容，就請她就此做一些展開介紹。

成艷華說，這兩種不相干材料一個是AIE熒光分子——一種發光小分子，另一種是纖維材料，這兩種材料是風馬牛不相干的。把熒光分子作為內置傳感器引入到纖維，和纖維一起加工，利用AIE分子來感知纖維加工過程中的變化，希望讓纖維變得更智能。熒光分子遠比纖維小，在纖維大環境中相當于小機器人如何實現各種纖維加工參數的調控。這和國內已有科研團隊實現的發光發熱是不同的思路：借助分子小機器人來感知纖維結構的改變，通過分子構象、排列的改變產生可識別的光學信號，如顏色、強度等。

在線、可視化感知AIE+纖維牽手的細節

成艷華說，唐院士是讓她從纖維角度來驗證AIE在高分子材料中的智能化響應。具體而言就是采用AIE熒光分子作為“內置傳感器”，利用其在不同微觀環境下發出不同熒光顏色的優勢，與高分子網絡（纖維）進行物理或共價鍵聯（化學鍵、離子鍵、氫鍵等），使原本不相干的熒光分子和高分子纖維這兩種材料相“勾連”，達到兩者“手拉手”的效果。進一步根據熒光分子產生的宏觀光學信號來逆向感知高分子微環境變化，實現高分子鏈結構、凝聚態結構及其雜化結構的在線可視化研究，建立高分子材料結構與宏觀光信號之間的構效關系，推動光學響應性材料的智能化應用。

通過光子信號感知濕度、粘度、溫度變化

為了說明如何推動光學響應性材料的智能化應用，成艷華以濕度感應發光顏色變化為例做了解說：人類的生存和社會活動與水汽密切相關，熒光成像無需外接微電子設備，通過外界水汽對熒光材料誘發的微環境極性變化，利用UV光激發即得到不同的“肉眼”可見的顏色，從而實現對外界環境濕度的時間-空間實時響應。制備得到的AIE傳感材料實現了濕度實時、準確、定量、可視化檢測。成艷華介紹，進一步通過非接觸誘導刺激實現對纖維材料非接觸感應，濕度導致顏色的變化，這是手指上的濕度產生的，而且已經可以從藍色、橙色到紅色的變化來顯示不同的濕度。除了濕度感應，進一步還可以與高分子網絡結合，通過光子信號來感知軟硬度、結晶度、變化，也可以感知手性方向變化。這些都已經在實驗環境下實現了。

受這些實驗成果的啟發和激勵，回到東華的成艷華在朱老師的鼓勵下，通過啟明星項目等資助，已成功通過紡絲技術將以上AIE傳感材料分別加工得到連續纖維，大幅增加材料的活性比表面積，提高智能材料的傳感性能，實現人體活動跟蹤監測（甚至極少量水汽），包括指紋/汗孔成像應用和人機界面定位等，為集成化新器件設計提供可能。可以預見該類AIE濕度傳感纖維在電子工業、化學工程、環境科學、國家安全、航空航天等領域有著光明的應用前景。

帶領學生一起進行項目攻關試驗