厉害！90后博士生让“水往高处流”！

电子科技大学

丘比龙引导关注动图

“问君能有几多愁？恰似一江春水向东流。”自古以来，“水往低处流”是存在于自然界再正常不过的普遍现象，通常认为，这是由于受到重力的作用，使水的重力势能转化为动能而向下运动所致。而“水能往高处走”这种说法则只能被看成是在影视剧中出现的“神鬼”之术。

近日，电子科技大学科研团队成功打破了“水往低处流”这一恒古不变的自然现象，解密“水能往高处走”的奥秘。据悉，此项技术可用于集水器，有助于解决干旱地区人们生产生活所需的用水问题，也可以运用于手机、电脑等芯片散热。

没错，这不是痴人说梦——日前，我校邓旭教授与香港城市大学王钻开教授、德国马克斯-普朗克高分子研究所的Hans-Jürgen Butt教授合作，实现了“水能往高处走”——在不依靠外部能量供给情况下液滴的快速长距离自驱动传输，液滴甚至能从超疏水表面下端垂直向上迅速爬升。该题为“表面电荷打印用于程序化液滴传输”的这一材料科学领域的研究成果还发表在了国际顶级学术期刊《自然》子刊《自然–材料》（2018年影响因子39.235)上，这也是我校首次以第一单位在该《自然–材料》期刊发表论文。而该研究论文第一作者为基础与前沿研究院90后博士生孙强强。

这篇论文“牛”在哪里？成功的背后又付出了哪些不懈努力？一路走来，这个学术90后经历了哪些“奇迹”？8月7日，记者独家采访了论文的第一作者孙强强，感到了这个90后年轻人对所学专业的热爱与执着。

首次引入电荷梯度传输液滴

或将用于手机等芯片散热

在基础与前沿研究院，最近有一位90后“让大家吃惊”，他叫孙强强，目前是博士三年级学生。7月22日，一篇题为“表面电荷打印用于程序化液滴传输”的研究论文发表在了国际知名学术期刊《自然》子刊《自然–材料》上，论文的第一作者正是孙强强。

“以前没有任何一种方法让水滴超快超长距离传输，我们这项研究成果使得表面电荷梯度引起水滴自运输，还能抵抗重力，继而实现了‘水往高处走’的景象。”当日上午，在位于沙河校区的胶体与智能界面研究中心里，头戴护眼镜、左手拿着某化学液、右手握着移液枪的孙强强正现场向记者演示着移取反应液的全过程，“这一步骤，也是此项研究成果的核心所在之一。”对于“表面电荷打印用于程序化液滴传输”这一研究课题，属于时下热门的材料科学领域。“水在超疏水表面会因为重力的作用而向下运动，比如荷叶上的水滴，会随着外力或重力的作用而发生无规则或者向下运动。为了实现在超疏水表面上液滴的自发定向输运,甚至能克服重力从下往高处运动，是个悬而未决的挑战，这也成为了这项研究所要攻克的目标。”

“该论文第一次引入电荷梯度的概念，即表面电荷密度梯度，通过控制撞击高度的连续变化，打印出具有表面电荷密度梯度的特定路径，进而引导水滴的自推进，成功地实现了液滴的快速、长程、无损失传输，并成功抵抗重力。”据孙强强介绍，作为一项基础性的技术，将在众多领域产生影响，从而改变人们的生产生活。“比如该技术可用于集水器，在干旱地区，可以从空气或雾气中收集水分——通过该项技术可以将传输液化的水滴，达到收集的目的，从而提高集水的效率，或将解决水资源紧缺地区缺水的难题，满足人们生产生活所需的用水问题；再如，像手机、电脑等处理器的散热处理往往涉及内部液滴的相转变，尤其是高端芯片，散热是个很大的问题。在芯片内部封装的液体蒸发实现降温，在另一端冷凝实现液体的循环利用，而在冷端到热端涉及液滴的传输，借助此项技术可以提升其液滴传输的效率，有利于提高芯片散热效率。”

▲由可印刷的表面电荷密度梯度介导的液滴输运

▲水滴反重力垂直向上传输

▲水滴反重力悬挂传输

▲以电荷梯度路径为轨道，水滴为轮子的载物装置

▲无枪头式移液枪的设计应用

潜心钻研两年半

过程是对意志和身体素质的考验

90后博士生在国际最顶级材料学术期刊上发论文，让同行瞩目。可是他的科研之路，并非都是平坦顺当。据孙强强介绍，近年来自己主要就是在做“表面电荷打印用于程序化液滴传输”这一材料科学领域的研究，这项课题从开始发现现象到最后文章发表，历时两年半。期间经历实验探索与设计，数据分析，文章写作、修改、投稿的漫长过程。“在实验探索阶段，经常发现一些新奇而又无法解释的现象，着实让人困惑，面对这样的问题，只能反复实验，仔细观察实验现象，加强理论学习，小心求证。在对实验现象有了较深入理解后，还要对其进行进一步设计，由于研究的课题没有文献可以直接参考，多数时候只能靠自己在实验室不断尝试，去获得新的东西，这个过程是对意志和身体素质的考验。”

同样的考验一直延续到投稿阶段，面对审稿人大量而又尖锐的问题，孙强强只能选择冷静、踏踏实实地去回答，由于要赶时间，他牺牲掉了春节和国庆假期。“当然，在回答完审稿人意见后，我发现这篇文章质量明显得到了提高。”孙强强说，“总的来说，科学研究的过程是艰辛而漫长的，不仅要求自己对科学敏锐的嗅觉，还要求自身拥有坚韧的意志和强健的体魄。”

“搞基础研究，一定要有慢工出细活的心态。”孙强强认为，“要是没有这些基础扎实的测试结果，研究成果也很难被《自然–材料》认可。花费两年半潜心研究，有幸登上《自然–材料》，常人会觉得实在太折腾，但是对慢性子的我，却是乐在其中。”

一路结缘化学材料领域

走出实验室的他涉足各球类运动

“从本科到硕士，再到博士，我一路与化学材料领域结缘。”1991年出生的孙强强文质彬彬，讲起话来慢条斯理，本科（材料化学）和硕士（物理化学）先后就读于西南大学的他，2016年9月来到电子科技大学攻读博士，是该校基础与前沿研究院最年轻的博士生之一。

可别以为28岁就发表论文登上《自然–材料》的博士，一定是大家眼中“整天搞研究”的科研狂人。“读博期间，除了科研，当然也还有生活。”孙强强的日常生活还是蛮丰富的，除了在实验室，他的身影也出现在运动场，出现在大街小巷。“专注科研，享受生活都是我追求的理念。”和大多小伙一样，最喜欢踢足球的他，偶像是梅西。除了足球，偶尔打打网球、羽毛球和篮球，健身房的挥汗如雨也能让孙强强消除疲惫、释放活力。“周末也经常陪女朋友逛街、看电影、享受美食，去发现实验室以外的新奇和生活的美好。”

相比说起自己的爱好，孙强强谈起科研来显得更加来劲。“这个研究工作暂告一段落，再回首，收获与感激并存。付出了时间和精力，收获了知识与经验。感激导师的精心指导和期间帮助过我的老师、同学，也感谢生活中陪伴我的亲友，是他们给我动力。”他告诉记者，接下来还要在材料科学领域精耕细作，希望可以为这一领域的发展贡献自己的绵薄之力。“‘路漫漫其修远兮，吾将上下而求索’，这条路走起来将会很难，但是我认为值得。”

作者简介

孙强强，基础与前沿研究院2016级材料科学与工程专业博士研究生，其主要研究内容为材料界面性质，包括界面浸润性、表面电荷及与液体的相互作用。在Nature Materials、Advanced Materials、Nanotechnology等期刊发表论文13篇（一作5篇），申请国家发明专利3项。

邓旭，电子科技大学基础与前沿研究院教授。马普中德联合界面材料伙伴小组组长。主要从事胶体界面、物理化学、仿生材料等相关研究。承担国际合作专项、国家自然科学基金项目多项，申请欧洲国家发明专利3项，美国发明专利2项。研究成果在Science, Nature Materials, PNAS, Nature communication, Physical Review Letter等国际著名杂志发表文章40余篇。他的科研成果被 Nature Nanotechnology，Nature Physics，MIT Technology Review 等多次作为专题报道。

▲胶体与智能界面团队

来源：成都日报·锦观新闻校新闻网

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