侯旭,厦门大学教授化学化工学院博士生导师,青年学者,全国创新争先奖获得者。
用流动液体来造门,可能吗?
侯旭做到了。这种神奇的“门”,其实是他原创的一种“液体门控”膜材料,为节能、稳定、成本低廉地控制与分离各种流体提供了全新思路,有望助力实现传统膜材料功能和性能的全面提升。
无论是在宏观还是微观世界,“门控”都发挥着重要作用。宏观世界里的“门”通常是固态的,比如防盗门、水管的阀门。微观世界的“门”则千奇百怪,比如,人体内细胞膜上控制神经传导的离子通道,就可以被视作是一种离子传输的“门”。而侯旭用液态分子做“门”的灵感,则来源于生物肺泡中的一种结构——库氏孔。
肺泡是一种由液体填充的组织,而肺泡上的库氏孔可以根据周围压力变化进行弹性收缩,形成一种可以开关的孔道。当压力较小时,液体会充满孔道并将其密封;当压力较大时,液体密封“门”则迅速打开。在液“门”开关之间,肺泡中的气体便随之被放行或阻挡在外。受此启发,侯旭提出了“液体门控”的仿生概念。
为什么一定要创造一种仿生液“门”?
侯旭介绍,在微观世界里,大面积的固体膜材料很难避免缺陷。这意味着,固体膜的门控很难百分之百阻隔微小物质的传输。比如气体分子,就可以轻松穿过一个纳米级的缺口。此外,固体膜材料上的缺口会造成途径物质的残留,积少成多,膜材料就会被污染甚至堵塞,这正是现有污水处理、空气净化、海水净化膜的痛点。“而液体的流动性可以使材料表面达到分子级的平整,液面没有缺陷。这意味着当液‘门’密封时,即使是气体分子也无法通过;当液‘门’打开时,通过的物质又可以畅通无阻、毫无残留。而且由于液体做成的‘门’对压力的感知十分敏感,所以其灵敏度很高。”此外,为了抵消液体在宏观状态下不稳定的劣势,侯旭巧妙地选用固体多孔膜材料来充当“( )”加以固定。
“科学家需要想象力。”这是侯旭搞创新的心得。而他的发散思维,或许也和“爱玩儿”有关。 侯旭是各种科幻电影和《人与自然》的忠实粉丝,喜欢从中汲取灵感。“热爱科研是科研人最重要的品质之一,做研究要有‘玩’的心态。只有喜欢自己的研究,才能够充满兴趣和激情地‘玩’下去,才能够将研究深入下去,否则很难做到极致。”
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(答案:门框——照应下文“加以固定”)
同时,侯旭也清醒地认识到,实现灵感必定离不开踏实、勤奋、严谨。为了鞭策自己,他特意写下几句座右铭:“微纳孔道藏世界,液体门控通乾坤,发展科技为民生,传承奋斗有我辈。”
(摘编自张茜《“玩”科研原创“液体门”》)
关键词:液态门
家庭山:仿生启发灵感来,研究还靠玩心态。