門口掛著漂亮的紗裙，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上養(yǎng)著蜘蛛，網(wǎng)兜里吊著雞蛋……南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師劉遵峰的實(shí)驗(yàn)室像極了卡通片里怪博士的實(shí)驗(yàn)室，到處充滿了奇思妙想。

吳軍輝攝

“我們利用天然純蠶絲制備了一種新型的人工肌肉纖維，可根據(jù)人的體溫出汗程度，自動(dòng)調(diào)節(jié)衣袖長(zhǎng)短；研發(fā)了超強(qiáng)韌人造蜘蛛絲，當(dāng)遇到高層火 災(zāi)時(shí)，人們可以使用人造蜘蛛絲制成的繩索緩降自救。這根特殊的繩索可以承受人體重量，緩慢拉伸且不會(huì)像橡皮筋一樣快速回彈……”

聽(tīng)起來(lái)有些天方夜譚，他卻帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將它們一一變成了現(xiàn)實(shí)。去年，《科學(xué)》《自然·通訊》《先進(jìn)功能材料》等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)了他的多項(xiàng)研究成果。4月底，劉遵峰接受筆者采訪時(shí)表示，目前人工肌肉軟體機(jī)器人的研究已接近尾聲，成果即將對(duì)外發(fā)布。

“我對(duì)未知世界充滿好奇?！眲⒆穹逭f(shuō)，新型高分子功能材料研究，就是在探索世界的奧秘。

“我不喜歡跟風(fēng)追熱點(diǎn)”

如果給劉遵峰的研究貼上標(biāo)簽，在他同事口中出現(xiàn)頻率最高的兩個(gè)詞就是“有創(chuàng)造性”“實(shí)用性強(qiáng)”。

舉例來(lái)說(shuō)，人工肌肉可以模擬人類、動(dòng)物的肌肉進(jìn)行一定的運(yùn)動(dòng)，在醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，此前制備人工肌肉纖維的材料主要采用納米碳材料等，用作衣料的話造價(jià)昂貴、工藝復(fù)雜、舒適性差。為此，他們獨(dú)辟蹊徑，利用天然純蠶絲代替?zhèn)鹘y(tǒng)納米碳材料，不使用化學(xué)修飾和添加劑，通過(guò)常規(guī)工業(yè)流程來(lái)制作智能衣物。再如，他們通過(guò)一種非常簡(jiǎn)單的方法，使用水凝膠纖維就能制備出人造蜘蛛絲，而且這種新材料可以達(dá)到與天然蜘蛛絲幾乎相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。

“做科研，我不跟風(fēng)追熱點(diǎn)，最喜歡的就是創(chuàng)新，希望通過(guò)創(chuàng)新性研究改變?nèi)祟愇磥?lái)生活。”劉遵峰說(shuō)，這是他一貫堅(jiān)持的原則。

博士畢業(yè)后，他到荷蘭萊頓大學(xué)做博士后，合作導(dǎo)師是曾經(jīng)參與過(guò)諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)n題研究的楊·彼得·亞伯拉罕。亞伯拉罕教授幫他選的研究題目是納米材料分離蛋白質(zhì)，并輔助分析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

“這個(gè)課題很難，也很冷門，研究進(jìn)展非常緩慢，好幾年也沒(méi)發(fā)表過(guò)重量級(jí)的論文?！钡珌啿苯淌诜浅Ｓ心托?，不會(huì)急功近利地要求出成果。

“多年以后證明，我在萊頓大學(xué)參與的研究課題非常好?！眲⒆穹逭f(shuō)。

2018年，在《科學(xué)》雜志評(píng)選的全球十大科學(xué)進(jìn)展中，亞伯拉罕教授的研究工作位列其中，被認(rèn)為是“一項(xiàng)可以進(jìn)一步改變?nèi)祟惷\(yùn)的研究”?！氨热绗F(xiàn)在開(kāi)發(fā)一種新藥，需要先看清蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)初的研究開(kāi)創(chuàng)了一種新的方法來(lái)分析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)問(wèn)題?！眲⒆穹逭f(shuō)。

歐洲留學(xué)的這段經(jīng)歷，讓他更深切感受到：“創(chuàng)新性研究最為艱難，但也是最有意義的。不急功近利的堅(jiān)守，才是科研創(chuàng)新之道?！?/p>

一條主線、多方拓展的科研模式

“進(jìn)行創(chuàng)新性研究，除了看書(shū)學(xué)習(xí)理論，還要與實(shí)際相結(jié)合?！眲⒆穹逭f(shuō)。

2013年，他到美國(guó)做訪問(wèn)學(xué)者，開(kāi)始接觸智能材料，研究思路是如何通過(guò)材料的新性質(zhì)帶來(lái)創(chuàng)新性的應(yīng)用，這讓他的研究與實(shí)際更加緊密地聯(lián)系在一起，也幫他樹(shù)立了現(xiàn)在的科研創(chuàng)新主線——通過(guò)分析利用材料的特殊結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)材料的新性能。

幾年間，劉遵峰從事的“扭熱制冷”“超強(qiáng)韌人造蜘蛛絲”“人工肌肉”等研究都是圍繞這一主線，均取得了不錯(cuò)的成果。

“這幾個(gè)看似不搭界的研究用途不一樣，但結(jié)構(gòu)一致，都是主線的拓展?！眲⒆穹逭J(rèn)為，創(chuàng)新研究就像一棵大樹(shù)，有了牢固的根基，有很多枝杈才能枝繁葉茂，枝杈多了發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象的可能性也會(huì)增加。另一方面，與現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)的科研大多需要多學(xué)科交叉，特別是一個(gè)創(chuàng)新性研究，可能需要解決很多方面的問(wèn)題才行。這種一條主線、多方拓展的科研模式，有利于建立良好的創(chuàng)新科研生態(tài)。

在劉遵峰這幾項(xiàng)研究中，除了用到和他本專業(yè)相關(guān)的化學(xué)、材料學(xué)知識(shí)，還大量應(yīng)用物理、數(shù)學(xué)、生物等學(xué)科知識(shí)。“對(duì)科研人員來(lái)說(shuō)，多學(xué)科交叉是一個(gè)趨勢(shì)，這就要求知識(shí)面廣闊。”

這還非常挑戰(zhàn)著人的意志力?！白钆戮褪菙?shù)據(jù)出問(wèn)題，還找不到原因?！?/p>

研究“扭熱制冷”項(xiàng)目時(shí)遇到的困難，劉遵峰至今記憶猶新，“我們當(dāng)時(shí)測(cè)出‘扭熱制冷’拉長(zhǎng)7倍的橡膠收縮降溫為12.2攝氏度。如果將伸長(zhǎng)和加捻均釋放，該‘扭熱制冷’降溫可以達(dá)到16.4攝氏度。這個(gè)數(shù)據(jù)一直很準(zhǔn)確穩(wěn)定，6月份就在我們準(zhǔn)備撰寫(xiě)論文的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化了，相差1—2攝氏度”。

學(xué)生王潤(rùn)“吐槽”，平日里和藹的劉遵峰“搞起科研來(lái)不留任何情面”?！鞍l(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有變化，劉老師帶著我們找原因。排查機(jī)器有沒(méi)有問(wèn)題，樣品制備是否重復(fù)，操作手法規(guī)不規(guī)范，計(jì)算是否出現(xiàn)了錯(cuò)誤，一一排除后，研究還是陷入了僵局?！蓖鯘?rùn)說(shuō)。

到了9月份，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)又突然正常了。

“我們一開(kāi)始也是百思不得其解，甚至懷疑我們之前的測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。后來(lái)才發(fā)現(xiàn)，原來(lái)是天津的夏天濕度大，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)生了變化?！眲⒆穹逭f(shuō)，為了獲得重復(fù)數(shù)據(jù)，折騰幾個(gè)月很正常。

“我并不是老師眼里的學(xué)霸”

主持多個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，成果“彈性導(dǎo)體”入選美國(guó)《發(fā)現(xiàn)雜志》2015年度全球Top 100科學(xué)發(fā)現(xiàn)……在很多人眼里，劉遵峰擁有令人羨慕的簡(jiǎn)歷，然而，他卻坦言：“自己并不是老師眼中的學(xué)霸?！?/p>

“可能在應(yīng)試教育下，老師最喜歡的學(xué)生是考高分的學(xué)生?！眲⒆穹逭f(shuō)，對(duì)于公式他要知其然還要知其所以然。

例如，牛頓第二定律F=MA，他高中時(shí)冥思苦想了一個(gè)星期，加速度表示的到底是什么意思呢？通過(guò)對(duì)生活中各種現(xiàn)象的思考，劉遵峰盡量“吃透”其中的原理，并且把這些知識(shí)應(yīng)用于各種場(chǎng)景中?！捌鋵?shí)那時(shí)候思考這些問(wèn)題挺耽誤刷題考高分的，但是這種思維模式為我后來(lái)開(kāi)展創(chuàng)新性研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！眲⒆穹逍χf(shuō)。

1998年，劉遵峰考入南開(kāi)大學(xué)化學(xué)系。在那個(gè)互聯(lián)網(wǎng)還不是很發(fā)達(dá)的年代，劉遵峰在圖書(shū)館發(fā)現(xiàn)了“新大陸”。“我太興奮了，當(dāng)時(shí)每天除了上課，幾乎全部時(shí)間都泡在圖書(shū)館，經(jīng)?？床煌I(lǐng)域的書(shū)籍，包括經(jīng)濟(jì)、哲學(xué)、物理、生物等?！被叵肫甬?dāng)年的經(jīng)歷，劉遵峰感慨萬(wàn)千，“雖然當(dāng)時(shí)我專業(yè)課成績(jī)并不十分突出，但是大量涉獵各學(xué)科知識(shí)大大地提升了我對(duì)事物的認(rèn)知。后來(lái)事實(shí)證明，這種認(rèn)知方式促進(jìn)了我在科研中的創(chuàng)新。”

“我碩士期間搞的研究也涉及了多個(gè)領(lǐng)域?！眲⒆穹逭f(shuō)，“當(dāng)時(shí)課題比較冷門，研究經(jīng)費(fèi)也不是很充足。好多實(shí)驗(yàn)儀器是撿回來(lái)修理之后繼續(xù)使用的。為了解決實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的問(wèn)題，導(dǎo)師承接了一些企業(yè)的小課題。我做過(guò)中草藥的項(xiàng)目，也幫企業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)擦鞋機(jī)?！?/p>

劉遵峰團(tuán)隊(duì)研發(fā)的彈性天線，在177%拉伸應(yīng)變下，電導(dǎo)率遠(yuǎn)高于常規(guī)彈性導(dǎo)體,在120%拉伸應(yīng)變下電阻只增加40%。圖為劉遵峰（右二）展示彈性天線。

吳軍輝攝

盡管條件很艱苦，但在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，劉遵峰碩士期間發(fā)表了3篇高質(zhì)量的SCI論文。

“只要堅(jiān)持，沒(méi)有什么克服不了的困難。”他說(shuō)。

“下一步，我們將繼續(xù)完善已有的幾個(gè)項(xiàng)目，同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)新的研發(fā)，使它們能夠進(jìn)入人們的生活?！眲⒆穹逭f(shuō)，在探索世界、改變世界的道路上，他將繼續(xù)一路向前。

人物檔案

劉遵峰，南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院研究員，博士生導(dǎo)師。致力于先進(jìn)功能高分子材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究，研發(fā)出人工肌肉、人造蜘蛛絲、彈性導(dǎo)體等多種高性能柔性智能高分子材料。在《科學(xué)》《自然·通訊》等期刊發(fā)表多篇論文，主持多項(xiàng)國(guó)家、省部級(jí)科研項(xiàng)目，入選國(guó)家、天津市等高端人才計(jì)劃等，研究成果入選美國(guó)《發(fā)現(xiàn)雜志》2015年度全球TOP100科學(xué)發(fā)現(xiàn)。