11月22日，中國科學(xué)院公布2019年新增選院士名單，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心納米材料與化學(xué)研究部主任俞書宏榜上有名。
碳酸鈣在自然界隨處可見，很多人認(rèn)為沒啥可做，但俞書宏從2002年回到中國科大工作后，一直在跟碳酸鈣打交道，并成功礦化合成了人工珍珠母等多種神奇的新材料，被譽(yù)為材料“魔術(shù)師”。如今，這些從小小“碳酸鈣”中誕生的新材料，已在航空、航天、軍事、國防、民生等領(lǐng)域大展身手。
“珍珠母是貝殼中的內(nèi)層材料，與珍珠具有相似的組成和結(jié)構(gòu)，通常含有95%以上的碳酸鈣。但這種碳酸鈣并不是傳統(tǒng)意義上的粉末，它形成了一種特殊的結(jié)構(gòu)。”俞書宏透露，他的研究就是從一個(gè)側(cè)面來模仿貝殼、珍珠、骨骼等結(jié)構(gòu)，制備出性能可以與自然界依靠生命體創(chuàng)造的材料相媲美的新材料
貝殼是一種很好的層狀結(jié)構(gòu)，就像階梯教室一樣，一層一層堆積而成，這種砌墻式的磚泥結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、韌性非常好。俞書宏團(tuán)隊(duì)參照軟體動(dòng)物合成天然珍珠母的砌墻式策略，提出一種新的“組裝與礦化”法，從源頭上模仿天然貝殼珍珠層的形成過程和化學(xué)組分，在世界上首次成功礦化合成了人工珍珠母。這種仿珍珠母材料的化學(xué)組分、結(jié)構(gòu)，與天然珍珠母相似，力學(xué)性能相當(dāng)，密度更低，具有優(yōu)越的抗斷裂性能。
受北極熊毛發(fā)中空結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，俞書宏團(tuán)隊(duì)成功研制出一種新型輕質(zhì)保溫隔熱材料，未來有望在建筑和航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。模仿竹節(jié)的結(jié)構(gòu)，他們團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種“脈沖式軸向外延生長”方法，成功制備出納米“竹子”，這種新型半導(dǎo)體納米材料可以將太陽能制氫效率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，為開發(fā)新型高效太陽能制氫材料提供了新途徑。
實(shí)現(xiàn)仿生材料系列化，提升傳統(tǒng)材料性能，是俞書宏一直努力的方向。近年來，他研究發(fā)現(xiàn)了聚合物和有機(jī)小分子模板對(duì)納米結(jié)構(gòu)單元的尺寸、形狀、晶相的調(diào)控規(guī)律；建立人工仿生合成珍珠母、仿生聚合物木材、超彈性抗疲勞材料等多級(jí)結(jié)構(gòu)材料的合成方法；提出的軟-硬模板效應(yīng)協(xié)同控制生長的機(jī)制，被成功用于宏量制備高質(zhì)量納米線和納米電纜。
當(dāng)前，我國在很多高技術(shù)領(lǐng)域被國外“卡脖子”，其實(shí)很重要的一個(gè)方面就是關(guān)鍵材料被“卡脖子”。“我們要緊緊瞄準(zhǔn)從0到1的原始創(chuàng)新，為自己定下一個(gè)更高的目標(biāo)，多解決材料方面的‘卡脖子’問題，為國家的發(fā)展做一點(diǎn)貢獻(xiàn)。”俞書宏說，中國科學(xué)家完全有能力、有信心做更好的創(chuàng)新。
來源：中國科大新聞中心，作者：桂運(yùn)安
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