刘遵峰: 做材料他有一股创新执念

门口挂着漂亮的纱裙，实验台上养着蜘蛛，网兜里吊着鸡蛋……南开大学化学学院教授、博士生导师刘遵峰的实验室像极了卡通片里怪博士的实验室，到处充满了奇思妙想。

吴军辉摄

“我们利用天然纯蚕丝制备了一种新型的人工肌肉纤维，可根据人的体温出汗程度，自动调节衣袖长短；研发了超强韧人造蜘蛛丝，当遇到高层火 灾时，人们可以使用人造蜘蛛丝制成的绳索缓降自救。这根特殊的绳索可以承受人体重量，缓慢拉伸且不会像橡皮筋一样快速回弹……”

听起来有些天方夜谭，他却带领团队将它们一一变成了现实。去年，《科学》《自然·通讯》《先进功能材料》等国际权威期刊发了他的多项研究成果。4月底，刘遵峰接受笔者采访时表示，目前人工肌肉软体机器人的研究已接近尾声，成果即将对外发布。

“我对未知世界充满好奇。”刘遵峰说，新型高分子功能材料研究，就是在探索世界的奥秘。

“我不喜欢跟风追热点”

如果给刘遵峰的研究贴上标签，在他同事口中出现频率最高的两个词就是“有创造性”“实用性强”。

举例来说，人工肌肉可以模拟人类、动物的肌肉进行一定的运动，在医学、航空航天等领域具有广泛的应用前景。然而，此前制备人工肌肉纤维的材料主要采用纳米碳材料等，用作衣料的话造价昂贵、工艺复杂、舒适性差。为此，他们独辟蹊径，利用天然纯蚕丝代替传统纳米碳材料，不使用化学修饰和添加剂，通过常规工业流程来制作智能衣物。再如，他们通过一种非常简单的方法，使用水凝胶纤维就能制备出人造蜘蛛丝，而且这种新材料可以达到与天然蜘蛛丝几乎相当的力学性能。

“做科研，我不跟风追热点，最喜欢的就是创新，希望通过创新性研究改变人类未来生活。”刘遵峰说，这是他一贯坚持的原则。

博士毕业后，他到荷兰莱顿大学做博士后，合作导师是曾经参与过诺贝尔获奖课题研究的杨·彼得·亚伯拉罕。亚伯拉罕教授帮他选的研究题目是纳米材料分离蛋白质，并辅助分析蛋白质的结构。

“这个课题很难，也很冷门，研究进展非常缓慢，好几年也没发表过重量级的论文。”但亚伯拉罕教授非常有耐心，不会急功近利地要求出成果。

“多年以后证明，我在莱顿大学参与的研究课题非常好。”刘遵峰说。

2018年，在《科学》杂志评选的全球十大科学进展中，亚伯拉罕教授的研究工作位列其中，被认为是“一项可以进一步改变人类命运的研究”。“比如现在开发一种新药，需要先看清蛋白质结构，当初的研究开创了一种新的方法来分析蛋白质的结构问题。”刘遵峰说。

欧洲留学的这段经历，让他更深切感受到：“创新性研究最为艰难，但也是最有意义的。不急功近利的坚守，才是科研创新之道。”

一条主线、多方拓展的科研模式

“进行创新性研究，除了看书学习理论，还要与实际相结合。”刘遵峰说。

2013年，他到美国做访问学者，开始接触智能材料，研究思路是如何通过材料的新性质带来创新性的应用，这让他的研究与实际更加紧密地联系在一起，也帮他树立了现在的科研创新主线——通过分析利用材料的特殊结构，发现材料的新性能。

几年间，刘遵峰从事的“扭热制冷”“超强韧人造蜘蛛丝”“人工肌肉”等研究都是围绕这一主线，均取得了不错的成果。

“这几个看似不搭界的研究用途不一样，但结构一致，都是主线的拓展。”刘遵峰认为，创新研究就像一棵大树，有了牢固的根基，有很多枝杈才能枝繁叶茂，枝杈多了发现新现象的可能性也会增加。另一方面，与现实生活相关的科研大多需要多学科交叉，特别是一个创新性研究，可能需要解决很多方面的问题才行。这种一条主线、多方拓展的科研模式，有利于建立良好的创新科研生态。

在刘遵峰这几项研究中，除了用到和他本专业相关的化学、材料学知识，还大量应用物理、数学、生物等学科知识。“对科研人员来说，多学科交叉是一个趋势，这就要求知识面广阔。”

这还非常挑战着人的意志力。“最怕就是数据出问题，还找不到原因。”

研究“扭热制冷”项目时遇到的困难，刘遵峰至今记忆犹新，“我们当时测出‘扭热制冷’拉长7倍的橡胶收缩降温为12.2摄氏度。如果将伸长和加捻均释放，该‘扭热制冷’降温可以达到16.4摄氏度。这个数据一直很准确稳定，6月份就在我们准备撰写论文的时候，我们发现数据变化了，相差1—2摄氏度”。

学生王润“吐槽”，平日里和蔼的刘遵峰“搞起科研来不留任何情面”。“发现数据有变化，刘老师带着我们找原因。排查机器有没有问题，样品制备是否重复，操作手法规不规范，计算是否出现了错误，一一排除后，研究还是陷入了僵局。”王润说。

到了9月份，实验数据又突然正常了。

“我们一开始也是百思不得其解，甚至怀疑我们之前的测试数据不准确。后来才发现，原来是天津的夏天湿度大，造成实验数据发生了变化。”刘遵峰说，为了获得重复数据，折腾几个月很正常。

“我并不是老师眼里的学霸”

主持多个国家自然科学基金项目，成果“弹性导体”入选美国《发现杂志》2015年度全球Top 100科学发现……在很多人眼里，刘遵峰拥有令人羡慕的简历，然而，他却坦言：“自己并不是老师眼中的学霸。”

“可能在应试教育下，老师最喜欢的学生是考高分的学生。”刘遵峰说，对于公式他要知其然还要知其所以然。

例如，牛顿第二定律F=MA，他高中时冥思苦想了一个星期，加速度表示的到底是什么意思呢？通过对生活中各种现象的思考，刘遵峰尽量“吃透”其中的原理，并且把这些知识应用于各种场景中。“其实那时候思考这些问题挺耽误刷题考高分的，但是这种思维模式为我后来开展创新性研究打下了坚实的基础。”刘遵峰笑着说。

1998年，刘遵峰考入南开大学化学系。在那个互联网还不是很发达的年代，刘遵峰在图书馆发现了“新大陆”。“我太兴奋了，当时每天除了上课，几乎全部时间都泡在图书馆，经常看不同领域的书籍，包括经济、哲学、物理、生物等。”回想起当年的经历，刘遵峰感慨万千，“虽然当时我专业课成绩并不十分突出，但是大量涉猎各学科知识大大地提升了我对事物的认知。后来事实证明，这种认知方式促进了我在科研中的创新。”

“我硕士期间搞的研究也涉及了多个领域。”刘遵峰说，“当时课题比较冷门，研究经费也不是很充足。好多实验仪器是捡回来修理之后继续使用的。为了解决实验经费的问题，导师承接了一些企业的小课题。我做过中草药的项目，也帮企业设计过擦鞋机。”

刘遵峰团队研发的弹性天线，在177%拉伸应变下，电导率远高于常规弹性导体,在120%拉伸应变下电阻只增加40%。图为刘遵峰（右二）展示弹性天线。

吴军辉摄

尽管条件很艰苦，但在导师的指导下，刘遵峰硕士期间发表了3篇高质量的SCI论文。

“只要坚持，没有什么克服不了的困难。”他说。

“下一步，我们将继续完善已有的几个项目，同时也会进一步推动新的研发，使它们能够进入人们的生活。”刘遵峰说，在探索世界、改变世界的道路上，他将继续一路向前。

人物档案

刘遵峰，南开大学化学学院研究员，博士生导师。致力于先进功能高分子材料的制备、结构与性能研究，研发出人工肌肉、人造蜘蛛丝、弹性导体等多种高性能柔性智能高分子材料。在《科学》《自然·通讯》等期刊发表多篇论文，主持多项国家、省部级科研项目，入选国家、天津市等高端人才计划等，研究成果入选美国《发现杂志》2015年度全球TOP100科学发现。