作者:张楠 来源:科学网微信公众号 发布时间:2023/8/4 20:17:34
选择字号:
硕士生一作发Science:我从来不是学霸

 

6月初,高亮作为第一作者的论文被Science编辑部接收了。如果能再早一个月,她就不会因为没发表过任何一篇论文,而错过自己硕导胡本林研究员所在单位的博士招生。

  ?

高亮展示弹性铁电材料。

这个令人兴奋的好消息,除了一条充满点赞和道贺的朋友圈状态外,高亮觉得暂时对自己的工作、生活没什么影响。

目前她正以研究助理的角色,在中国科学院宁波材料技术与工程研究所(以下简称宁波材料所)柔性磁电功能材料与器件团队,继续此前的研究课题。

“只要能继续做科研,什么身份都没关系。我享受钻研的过程。更何况,只要有成绩,早晚会有你的位置。”高亮对《中国科学报》表示。

就连当初投稿,她也觉得Advanced Materials已经很好了,能发表就是胜利。不过,平易近人的导师,在关键时刻也有自己的坚持。

8月4日,高亮、胡本林和宁波材料所研究员李润伟的研究成果在Science发表。这项在铁电材料的弹性化制备上取得的突破性成果,被审稿人认为是里程碑式的贡献。

  ?

Science论文截图。

  ?

通讯作者李润伟(中)、胡本林(左)与第一作者高亮。

Science审稿人:研究开辟了全新方向

铁电材料已经被广泛应用,但鲜为大众所知,就连高亮也是在备考研究生时,才第一次接触这个名词。

原来触屏手机中用来将触压转变成电信号的压电膜就是铁电材料。而打火机中用压电陶瓷制成的打火石,可以把受到的力学压力转变为六七千伏的电压,从而瞬间击穿空气、产生火花,是这种材料更早期的应用。

“铁电材料是一种神奇的绝缘性功能材料。”高亮介绍,它表面自带无序电荷,一旦有电场作用其上,这些电荷会随电场的变化而变化。即便电场不再作用,排好队的电荷也会保持原状态而不发生改变。

由于对微小的位移、压力、脉搏和呼吸等信号的变化都能灵敏感知,铁电材料是制造柔性可穿戴设备的重要材料之一。其弹性制备迫在眉睫,却也令科研人员举步维艰。

这是因为对于铁电材料而言,铁电性和弹性很难兼顾。铁电材料的铁电性来源于材料中的结晶部分,但晶体本身几乎不具有弹性,拉伸率一般低于5%,且没有回弹能力。

甘蔗就不能两头甜吗?

他们提出了“微交联法”的制备策略。

  ?

经“微交联法”制备的铁电材料,实现“甘蔗两头甜”。

研究团队用微量的柔软链状聚合物,让铁电晶体周边非晶的缠绕部分交联起来,相互交织形成具有弹性的渔网状结构。

这种渔网状结构松散地将铁电晶体连接在一起。在外力作用时,可以产生可逆的形变来吸收外力,并在125%的拉伸率时依旧保持稳定的铁电性。当外力撤销时,这种弹性的渔网状结构能够迅速恢复原状,像橡皮筋一样柔软而有弹性。

这种弹性铁电材料在承受数千次的反复拉伸后,依然保持稳定的铁电性,大大提高了可靠性和使用寿命,扩大了使用范围。

Science审稿人认为,在铁电材料被发现后的百年历史中,铁电陶瓷不超过0.2%的拉伸应变,聚合物铁电材料也只有小于2%的弹性回复,与此前相比,该成果是个突破性的工作,开辟了全新的“弹性铁电”学科方向。

因“乌龙”进入师门

高亮选择胡本林做导师,始于一起“乌龙”事件。

作为中国科学技术大学(以下简称中国科大)纳米学院与中国科学院各相关院所联合培养的硕士研究生,高亮与其他同学先在中国科大完成研一课程,学年末完成双向选择后才开始进实验室。

在真正进入师门之前,高亮都以为胡本林是做与弹性半导体相关的芯片研究。她“当时想的是,如果能解决芯片问题,个人发展前景会比较好”。于是在双向选择中,她坚定选择了胡本林。

这个小“乌龙”,却让高亮感到很幸运。她从本科起就毫不犹豫选报材料学,以为要迈入材料机理研究的大门,却发现所学与期待甚远,此刻她才感觉终于要够到真正的门槛了。

但是,这个门槛确实有点儿高。

胡本林自跟随李润伟读研究生,就一直希望攻克“弹性铁电”的制备。在德国完成“洪堡学者”计划回国后,他将这个课题交给了自己的第一批硕士研究生。高亮笑称,因为在考研时对《介电学》这一章“背得比较熟”,就申领了这个题目。

显而易见的是,这个课题需要的科研能力,远远超出了一般硕士研究生的能力储备。

胡本林却认为,既然要培养科研人才,高亮又能够享受探索钻研的过程,那就不必区分是硕士生还是博士生。

起初是兴奋的,第一次进化学实验室的高亮几乎什么都不会,胡本林就像是教婴儿学走路一样,手把手教。高亮则每一刻都在汲取养分。

当导师逐渐放手,高亮开始感受到压力,她要做的是个几乎没有任何可参考资料的课题。

这并没有让高亮气馁。尤其是在团队中研究生享有充分的科研自由。

除了指导研究策略、密切沟通实验进展外,学生几乎都是自己设计实验方案,独立调研、制订装置采购方案,导师审核通过后,自行下单、组装。

在为时不长的科研生涯中,最令高亮印象深刻的,就是自己一个人在实验室搭装置,从烈日当头忙活到斜阳西下。

由于不能受到震动干扰,高亮常常在夜深人静的时候去实验室做测试,熬通宵是常态。深更半夜,空荡荡的实验室,高亮不但不觉得可怕,反而认为是心旷神怡、自由自在的场景。

  ?

高亮朋友圈截图:由于器件接触不良测出来的错误曲线,使高亮产生灵感,寥寥数笔将其改为几只正在懵圈的卡通猫。

改论文改到崩溃

沉浸于研究的日子过得很快。到了研二末,高亮突然意识到自己整整一年没有获得科研进展,哪怕是一丁点儿像样的数据都没有。

天生乐观的她开始感受到落差,毕竟室友的硕士论文都已经快完成了。

她很快调整心态,依然抱着坚定的信心。“胡老师一开始就跟我说,这个课题不是简单的硕士生课题,还有很多延伸的地方,我做好了要做5到10年的心理准备。”

在修订课题目标后不久,高亮自称撞大运一般,不到一年,就找到了合适的材料做表征。

数据有了,她却差点儿在修改论文的路上转弯换道。

  ?

兼具铁电性和柔韧性的铁电聚合物。

也许是因为一直享有充分的科研自由,所以在论文冲刺阶段,面对老师们一轮轮的修改要求,高亮快疯了。

一天晚上10点多,她“直接跟导师发消息撂了狠话,说太难干不了。还找了份年薪20多万元的工作”。

但其实,她内心很煎熬,因为并不能真正放下这些未完成的工作。

对于高亮“撂挑子”的发泄,胡本林毫不介意。他赶回实验室找到她,聊了两个多小时。

如今,高亮回想起当时的冲动,仍然感到懊恼:“其实科研探索的过程是让我非常沉迷的。”

她很清楚自己是因为毕业论文的压力太大,近乎崩溃而宣泄自己的情绪,如果没有导师当时严谨的治学要求,如今的“顶刊上岸”只会更加波折。

“撂挑子”事件没过多久,论文终于送审,高亮平静下来,恢复了往日的淡定闲适。

即使是后来根据Science审稿意见补充数据,为此在上海同步辐射光源坚守超过26个小时,高亮也不再焦躁。

她一个人坚持到“天塌下来也想睡觉”的第19个小时,发了条朋友圈“越熬越精神”,给自己加油。这获得了来自师长、亲友的鼓励,撑了过来。

  ?

高亮朋友圈截图。

哪怕是最终走出同步辐射实验装置时数据依然不全,她也觉得自己收获了一次难得的经历,以及“重见天日”的幸福。

向着“天坑”奔赴

胡本林选择高亮成为自己的第一批研究生,是看中她的勤奋,不以做实验为苦。

高亮却说自己最多算“机动性勤奋”。她曾经面对绩点不勤奋,甚至面对学历也不够勤奋。

她高中就读于安徽省六安市毛坦厂中学,这里有亚洲最大的“高考工厂”之称。高亮虽不是学霸,成绩也还不错,却未能打破自己“越大考越失利”的魔咒,在高考时遭遇人生滑铁卢。

她却不打算复读,因为尽管第一志愿某高校材料学院没考上,最终被河南科技大学材料学院录取,也不错。“我就是喜欢研究材料,哪怕是‘天坑’也要奔着‘坑’去。而且能到古都洛阳上学,也算游历了。”

洛阳没有想象中繁华,但能吃到很多小吃,也不错。她不爱早起,不打算做学霸,但5个情同闺蜜的室友都在早起晚睡复习考研,为了与室友保持同频,她临时而愉快地决定加入考研大军。

并且,研究生阶段依然要学材料专业,而且只想读中国科大的材料专业,“其他学校就算了。因为中国科大可能是很多安徽学子的情结。高校和科研院所的联培机制也很让人期待”。

有了动力和目标,高亮的“机动性勤奋”就出现了,起早贪黑,复习效率很高,再加上“运气好”遇上扩招,她终于打破了考试魔咒,实现了逆袭。

  ?

6月26日,高亮在宁波材料所参加硕士毕业典礼。

在提及为什么钟情材料专业时,高亮也不确定。但回忆起儿时受一档儿童科普节目影响,当时她“毫无农村留守儿童的自觉”,折腾着要烧陶土。

“姥姥,电视里说的土,是不是咱家旁边山头的土?”

“有点儿像。”

“姥姥,有没有能筛土的工具?”

“剪一块筛芋头粉的布吧。”

“姥姥,筛完还要研磨呢。”

“那就用蒜杵。”

“姥姥,我捏成了个罐子,帮我放在灶火里烧吧。”

当姥姥用火钳夹出小罐子时,它还晶莹剔透泛着红光。第一次做实验的8岁小姑娘激动坏了,赶忙把罐子放进冷水降温。结果,第一次的试验品,碎了。

从此她知道了,要先自然冷却再进冷水淬火。然后她陆续烧制了很多瓶瓶罐罐,刻过人偶章,还做过再生纸。

她对材料学的期待,可能就是在一次次不起眼的小成就中慢慢积攒下来。

“运气好”是高亮的一个高频词,积极阳光的价值观也许是她的另一个法宝。

高亮目前在进行的实验,正是研二时令她磋磨一整年的那个。其实当时实验已经能够做出弹性铁电体,弹性比现在发文的成果还要好,但是反应不可控。

“材料体系非常复杂,当时的我不太能够跨过去,现在设计了新体系,不论多久,总会有新突破的。”

毕竟,她在成长为一名成熟的科研人员,儿时做陶瓷的纯真趣味也历久弥新。

相关论文信息:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh2509

*本文图片均由受访者提供

 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
“双星计划”:开启中国空间科学新纪元 河西走廊内陆河出山径流研究揭示新趋势
金星缺水的原因,找到了? 科学家描绘低质量系外行星大气逃逸新图象
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文