高考失利却逆袭为复旦教授,他让织物化身“显示屏”,给手❂机充上电

本文转自:文汇报纤维发光如果说手机是移动互联网时代的“入口”,那么信息时代的下一个“入口”是什么?眼镜、手环、还是可以发电和显示的衣服?复旦大学高分子科学系主任彭慧胜教授率领团队经过数十年研究

本文转自:文汇报

纤维发光

如果说手机是移动互联网时代的“入口”,那么信息时代的下一个“入口”是什么?眼镜、手环、还是可以发电和显示的衣服?复旦大学高分子科学系主任彭慧胜教授率领团队经过数十年研究,在国际上率先创建出织物显示器件,颠覆了人们对传统显示器件和纺织品的认知,他们又将纤维锂离子电池的能源密度提升了近两个数量级,引得汽车、新能源、生命健康等产业界人士纷至沓来。

日前,彭慧胜入选2022年“上海最美科技工作者”。“我们团队的目标是三个‘1’,提出1个重要的科学发现、研发10个系列产品、培养100名优秀人才,这样才不愧于这一生。”彭慧胜说,目前,他的“111”目标已经完成3个系列产品,培养出26位教授和副教授,而其中最重磅的1个科学发现,大概需要用一生去追寻。

用衣服给手机充电,我们对于科学的想象还是太保守了

曾经衣物的基本单位是纤维、基本功能是保暖,但在数字化转型的当下,纤维也可以向“电子”进化。

做电子纤维的想法源于彭慧胜在美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室的经历,那时他无意中听说,NASA发射的星球探测车上太阳能板有可能被卡住,如果能将太阳能电池从硬的做成软的,有望解决这一难题。当时,很多科学家都在进军薄膜电池领域,年轻的彭慧胜却觉得科学不能跟随别人的步伐,他将目光投向了当时还少有人涉猎的纤维电池,特别是后来重点聚焦的纤维锂离子电池。

织物显示

国际学术界长期有一个共识,纤维电池内阻随长度增加而显著增大,导致其无法实现高性能化与应用,15年来彭慧胜一直在质疑声中开展纤维电池研究。他坚持了下来,发现了纤维电池内阻随长度增加反而先降低后趋稳定,呈现独特的双曲余切函数关系,在此理论指导下构建的纤维锂离子电池,能量密度较过去提升了近两个数量级。

“我们按照纤维电池300微米来算,做成一件衬衣可以产生102866mAH电量,可以把52部智能手机充满电。用这种纤维锂离子电池做成的织物,就算水洗、火烧,都可以正常工作。”彭慧胜说。

不同颜色的发光纤维

对于工作,彭慧胜希望少受外界打扰,静下心来做研究,但是到2021年,彭慧胜团队在《自然》上发表了两篇相关论文,引起了人们的广泛关注。高性能纤维锂离子电池规模化制备被美国化学会评为 2021年度全球 10 项“顶尖化学研究成果”,并入选 2021 年“中国科学十大进展”和“10 项中国重大技术进展”。

成功之路一波三折,多年磨砺终有所收获

彭慧胜是湖南省邵阳县走出来的农村娃,他学习刻苦却遭遇高考失利、满怀热情申请留学却屡屡受挫、在异国他乡留学时又遭遇飓风……但正是这一路走来的不易造就了他坚定沉稳的性格,那些磨难终将使他更加强大。

读书,特别是阅读历史、哲学、社科类的文学读物,是彭慧胜的乐趣之一。小时候,他的父亲就会带一些散文和小说回家,这些数量有限的读物激发了小彭慧胜想象力。在东华大学上学时,他的三个暑假都是在上海图书馆度过的。早上8点出发,带上一杯水和一块面包,在图书馆坐上一天,他几乎把图书馆里的名人传记、科学史等图书都看完了,这些“别人的故事”对培养他的科学直觉影响很大。现在,忙碌的彭慧胜每年还要看20多本书,徜徉书海让他获益无穷。

发光纤维

除了“读万卷书”培养的直觉,勤奋也是彭慧胜一次次战胜命运的关键。刚读研究生时,导师让他做阴离子聚合,这是一种需要在无氧无水环境下进行的一种反应,在当时条件下难度很大,也很难发论文。彭慧胜二话不说就去做了,他早上八点到实验室,下午三四点看结果,如果不成功再做一次,常常做到半夜12点。在办公室囫囵睡个觉,第二天继续。这样做了半年,才最终做出来。

“这种脚踏实地做事的感觉让我坚定了做科研的信心,我相信自己是能做好研究的。”他说。

教书育人编写教材,让一棵树摇动另一棵树

全柔性织物显示器件 作为人机交互的重要窗口,显示技术已成为信息化社会发展的推动力。当下,彭慧胜团队正迎来收获期,随着他的研究成果被越来越多人关注到,许多产业纷纷前来寻求合作。“如果每一根纤维具有不同功能,可以实现功能的定制,那么从能源系统到信息技术到物联网、人工智能、大健康,以及未来太空探测,它都将发挥重要作用。”他说。

彭慧胜(左二)与学生。摄影:杨铭宇

或许在不远的将来,脑科学家可以利用发光纤维来对神经进行精准的多点的光刺激;患有黄疸的新生儿可以裹上发光毯进行蓝光治疗;显示器可以贴在衣物上,进行手机的一系列操作;无法说话的人可以将脑电波转录成的语言提示在织物上,就像看字幕一样与人交流……

除了尽快推动产业化,彭慧胜的另一个心愿是写作一本引以为豪的大学教材,这本教科书除了需要有扎实的知识点,还要让学生懂得如何创新、为何而学,希望在教学方面做更多事情。

“我现在最大的任务是培养学生,学生才是我们实验室的主力。”彭慧胜说。在他看来,研究工作最需要的两个品质是不顾一切的勇气和丰富的想象力。他希望以身作则,以他的经历去影响一批人,就像一棵树摇动另一棵树,一朵云推动另一朵云,一个灵魂唤醒另一个灵魂。

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