在纖維領(lǐng)域做出不凡成績(jī)的探索者
——訪2012啟明星、東華大學(xué)材料學(xué)院張耀鵬研究員

張耀鵬，1977年生，湖北工業(yè)大學(xué)高分子材料與工程專業(yè)本科畢業(yè)，東華大學(xué)材料學(xué)博士畢業(yè)，東華大學(xué)研究員

今年3月14日，我趕去位于上海西郊的滬杏科技圖書館參加一個(gè)以智慧纖維為主題的青年學(xué)者論壇，智能纖維帶動(dòng)的大纖維產(chǎn)業(yè)革命是一個(gè)近來(lái)在科技界、產(chǎn)業(yè)界、投資界內(nèi)開始不斷升溫的話題。我有幸在國(guó)際上剛剛出現(xiàn)這一波熱潮的初期就作為觀察者參與其中，對(duì)與此有關(guān)的話題、動(dòng)向一直在跟蹤。這次會(huì)議開始前幾分鐘，我聽(tīng)到有人叫我的名字。回頭一望是個(gè)精氣神很足，但不失穩(wěn)重的學(xué)者，見(jiàn)我有點(diǎn)詫異，他趕緊自報(bào)家門：我是來(lái)自東華大學(xué)材料學(xué)院的啟明星張耀鵬，一直在啟明星通訊報(bào)道中看到您的名字，今天有緣相見(jiàn)。哈哈，啟明星加上大纖維！于我而言，啟明星都是我的朋友，這次又因纖維讓我們走到一起，確實(shí)有緣，于是當(dāng)場(chǎng)相約見(jiàn)面交流。正是這次見(jiàn)面交流讓我們結(jié)識(shí)了一位在纖維領(lǐng)域做出了不凡成績(jī)的探索者。以下就是2012級(jí)星友、東華大學(xué)材料學(xué)院張耀鵬研究員的成長(zhǎng)故事。

（一）

張耀鵬，1977年出生，6歲時(shí)因?yàn)楦赣H工作調(diào)動(dòng)，舉家遷往湖北襄陽(yáng)。其父參與了襄樊市合成纖維廠的籌建，后任該廠總工程師。耀鵬說(shuō)他和纖維的緣分，或許可以從那時(shí)候開始。

1994年在高考選擇專業(yè)時(shí)，張父從未來(lái)需求角度建議報(bào)考高分子材料或汽車專業(yè)，并介紹高分子材料在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。如此，耀鵬就讀于湖北工學(xué)院（現(xiàn)湖北工業(yè)大學(xué)）高分子材料與工程專業(yè)，畢業(yè)后考到中國(guó)紡織大學(xué)（現(xiàn)東華大學(xué)）碩博連讀。

如果說(shuō)，張耀鵬當(dāng)年選擇高分子材料作為專業(yè)很大程度上是受了父親影響的話，那么后來(lái)走上纖維科研之路則主要是受東華大學(xué)邵惠麗和胡學(xué)超兩位導(dǎo)師的指引。邵老師當(dāng)年從日本東京工業(yè)大學(xué)博士畢業(yè)，回到東華后帶的首位碩士研究生就是張耀鵬。邵老師對(duì)其影響最深的是如何把研究工作做得細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)。邵老師當(dāng)年在東京工業(yè)大學(xué)做X光測(cè)試時(shí)，經(jīng)常數(shù)日不休，這種務(wù)求認(rèn)真、不怕吃苦的工作狀態(tài)一直影響著耀鵬。作為博士生期間的導(dǎo)師，胡學(xué)超教授鼓勵(lì)學(xué)生不懼權(quán)威、勇于思考、勤于動(dòng)手，這一點(diǎn)對(duì)耀鵬的影響更深遠(yuǎn)。胡學(xué)超教授是國(guó)內(nèi)最早用綠色技術(shù)制備纖維素再生纖維的開拓者。張耀鵬的博士論文工作是用纖維素綠色溶解工藝制備纖維素膜。他清楚記得剛進(jìn)校時(shí)學(xué)院實(shí)驗(yàn)設(shè)備老舊、場(chǎng)地有限，課題組就在環(huán)保樓里暫借了三間實(shí)驗(yàn)室。對(duì)于實(shí)驗(yàn)需要但學(xué)校沒(méi)有的設(shè)備，胡老師就讓學(xué)生自己去查資料、設(shè)計(jì)，然后去找工廠加工。比如，市場(chǎng)上僅可以買到測(cè)試靜態(tài)樣品的濁度儀，而實(shí)驗(yàn)需要對(duì)動(dòng)態(tài)樣品進(jìn)行測(cè)試，因此只能自己設(shè)計(jì)、制作。該儀器的核心部件是把光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的光電池。向老師請(qǐng)教后，張耀鵬騎著自行車去北京東路機(jī)電商店一條街，貨比三家地淘零配件。測(cè)試儀中還需要一些螺桿傳動(dòng)裝置，就和學(xué)院里自制儀器的專家楊定海老師一起討論、設(shè)計(jì)和加工。直到現(xiàn)在，楊老師設(shè)計(jì)的一批自制儀器仍是材料學(xué)院的一大特色。

張耀鵬在指導(dǎo)學(xué)生做仿生紡絲的實(shí)驗(yàn)

兩位導(dǎo)師的指導(dǎo)方式和風(fēng)格也讓耀鵬受益良多，“我們學(xué)生的思維往往很發(fā)散，胡老師會(huì)告誡我們要抓住主線，要把主要目標(biāo)搞清楚，抓大放小，否則什么都做不好。而邵老師的風(fēng)格是要求學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)做好每一樣工作，同時(shí)要求學(xué)生把實(shí)驗(yàn)做得精細(xì)。這兩種不同的風(fēng)格都讓我們從不同的側(cè)面受益。 ”張耀鵬說(shuō)。

（二）

2002年10月博士畢業(yè)，耀鵬也曾在去公司還是做科研這兩者間徘徊過(guò)，也曾面試了通用塑料等公司。但在胡老師和材料學(xué)院朱美芳院長(zhǎng)的建議下，最終選擇留校。按當(dāng)時(shí)學(xué)校規(guī)定，通常留校工作滿兩年才可出國(guó)進(jìn)修。2004年6月，盡管耀鵬工作未滿2年，朱美芳院長(zhǎng)仍同意推薦其去日本川村理化學(xué)研究所做博士后研究，還對(duì)他說(shuō)：“我相信你會(huì)回來(lái)的。”耀鵬說(shuō)這句話一直縈繞在他耳邊：“一方面督促我在學(xué)習(xí)上要不落人后，一方面也是提醒自己要回報(bào)母校?！辈┖?年，張耀鵬突破原來(lái)的研究方向，開展了微流控生物化學(xué)芯片研究，利用不到半張名片大小的芯片實(shí)現(xiàn)DNA的檢測(cè)、分離，甚至將十幾層樓高的精餾塔功能微縮在此芯片中。在這所由企業(yè)建立的研究機(jī)構(gòu)中，張耀鵬接觸到很多新領(lǐng)域的知識(shí)，對(duì)其后續(xù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2007年，張耀鵬回到東華原來(lái)的課題組。在確定科研方向時(shí)，胡學(xué)超老師又一次給了其重要建議：不要重復(fù)課題組及留日期間的原來(lái)方向，而要發(fā)揮東華紡絲的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合留日所學(xué)微流體技術(shù)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，做出自己的特色。蜘蛛和蠶經(jīng)過(guò)上億年的演化，形成了非常精妙的紡絲技術(shù)，可以在常溫常壓下低耗綠色地紡出力學(xué)性能優(yōu)異的動(dòng)物絲。尤其是蜘蛛絲，其韌性超過(guò)任何一種合成纖維?！拔覀儚?004年起，就想以蜘蛛和蠶為師，仿生制備人造蜘蛛絲。但由于多方面原因，進(jìn)展一直不明顯?！睆堃i想到，微流體技術(shù)可以很好地對(duì)蜘蛛和蠶的紡絲器及紡絲過(guò)程進(jìn)行模擬，因此提出了微流體仿生紡絲的新思路，開辟了一個(gè)新的方向。

由于該課題頗具新穎性和創(chuàng)新性，張耀鵬回國(guó)后數(shù)月就申請(qǐng)到了市教委的晨光計(jì)劃，獲得了個(gè)人科研生涯的第一桶金。在此基礎(chǔ)上，張耀鵬又先后獲得上海市浦江計(jì)劃、啟明星計(jì)劃、曙光計(jì)劃以及多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金的資助?？蒲蟹较蛞矎闹┲虢z的仿生紡絲逐漸拓展到了基于絲素蛋白的生物醫(yī)用材料的研究。

（三）

以蠶絲為原料，通過(guò)微流體仿生紡絲技術(shù)，張耀鵬團(tuán)隊(duì)在空氣中將絲條直接卷繞成型，制備了強(qiáng)度和韌性媲美甚至超過(guò)天然蠶絲的人造蠶絲。通過(guò)和上海交通大學(xué)合作，以重組蜘蛛絲蛋白為原料，利用高度仿生的微流體紡絲芯片及綠色環(huán)保的紡絲方法，制備了力學(xué)性能優(yōu)異的人造蜘蛛絲。

雖然單絲初戰(zhàn)告捷，但通過(guò)靜電紡制備的絲素蛋白組織工程支架卻入水即化、手碰即破，沒(méi)有醫(yī)用價(jià)值。為了克服這些致命的弱點(diǎn)，他們嘗試將單絲增強(qiáng)增韌的原理應(yīng)用到絲素組織工程支架上?！吧u蛋中的蛋清和蛋黃可和水互溶，而熟雞蛋就不溶于水。我們采用一種巧妙的后處理方法使絲素蛋白組織工程支架也不溶于水，同時(shí)其強(qiáng)韌性大幅提高，如此克服了其水解和脆弱的難題?！睆堃i說(shuō)。以上過(guò)程說(shuō)說(shuō)簡(jiǎn)單，但張耀鵬他們用了4～5年的時(shí)間，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，逐步將支架的強(qiáng)度提高到最初狀態(tài)的22倍，為仿生蠶絲支架進(jìn)入生物醫(yī)用領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，耀鵬他們與上海市第六人民醫(yī)院合作，利用該蠶絲蛋白支架成功進(jìn)行了人工尿道重建和修復(fù)方面的研究。與解放軍總醫(yī)院合作，通過(guò)干細(xì)胞復(fù)合蠶絲蛋白支架，促進(jìn)了受損肝臟的再生。

（四）

2015年，張耀鵬意識(shí)到用溶液法推進(jìn)仿生紡絲產(chǎn)業(yè)化有一定困難，因此獨(dú)辟蹊徑提出了用添食育蠶法來(lái)制備多功能蠶絲。即在蠶寶寶進(jìn)食的桑葉上噴灑或在人工飼料中摻混二氧化鈦、石墨烯、碳納米管等納米材料，利用簡(jiǎn)便的方法賦予蠶絲新的特性和功能。如喂食蠶含二氧化鈦的飼料后，蠶吐出來(lái)的蠶絲不僅能抗紫外、抗菌，而且還能使蠶絲的強(qiáng)度提高三分之一。由于此工作的新穎性，美國(guó)化學(xué)會(huì)化學(xué)化工新聞對(duì)此進(jìn)行了特別報(bào)道。在此之后，添食育蠶法逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。清華大學(xué)張瑩瑩副教授用噴灑了石墨烯的桑葉喂食蠶，所得蠶絲炭化后得到的導(dǎo)電材料有望用于人體電信號(hào)的傳感。多家國(guó)外媒體邀請(qǐng)張耀鵬對(duì)此工作進(jìn)行評(píng)論。

（五）

2007年，張耀鵬回到東華大學(xué)當(dāng)年即被聘為副研究員；2012年，耀鵬35歲那年被聘為研究員；兩年后擔(dān)任東華大學(xué)纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任；曾獲教育部高等學(xué)?？茖W(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、上海市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國(guó)紡織工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)；參與建設(shè)的“高分子化學(xué)”課程曾被評(píng)為國(guó)家精品課程；共發(fā)表 SCI論文50余篇，部分成果被美國(guó)化學(xué)與工程新聞（C&EN）作為亮點(diǎn)報(bào)道；申請(qǐng)專利43項(xiàng)（其中授權(quán)中國(guó)專利21項(xiàng)、公開日本專利4項(xiàng)）；參編《化學(xué)纖維手冊(cè)》、《綠色纖維和生態(tài)紡織新技術(shù)》專著2部。受邀在2013年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)、2014年國(guó)際絲會(huì)議和2015年歐洲材料研究學(xué)會(huì)春季會(huì)議等會(huì)議做邀請(qǐng)報(bào)告20余次。

2016年張耀鵬赴美國(guó)紐約州立大學(xué)石溪分校做為期一年的訪問(wèn)學(xué)者，從事同步輻射技術(shù)在高聚物結(jié)構(gòu)分析方面的研究。早在2009年上海光源試運(yùn)行期間，張耀鵬就有幸成為其首批用戶，開展了同步輻射技術(shù)在仿生紡絲方面的研究?！耙?yàn)橐律?，首先可用同步輻射技術(shù)對(duì)蠶寶寶進(jìn)行高分辨CT成像，了解蠶的腺體和紡絲器結(jié)構(gòu)，進(jìn)而設(shè)計(jì)仿生紡絲器。其次，可用同步輻射光源研究人造蠶絲、蜘蛛絲的結(jié)構(gòu)并和天然蠶絲作比較，為制備高性能動(dòng)物絲提供指導(dǎo)。”耀鵬說(shuō)他的一半成果都與上海光源有關(guān)。上海光源目前還計(jì)劃建設(shè)纖維研究專用線站，一旦建成可是對(duì)大纖維事業(yè)的莫大支持！

張耀鵬是今年3月初回的國(guó)，回來(lái)沒(méi)幾天就趕上參加上海東方科技論壇以“智慧纖維”為主題的青年學(xué)者論壇。正是在那次會(huì)上，筆者和耀鵬相約了這次啟明星采訪，如本文開頭所表達(dá)的，是對(duì)大纖維即智能纖維發(fā)展的共同關(guān)注和興趣把我們聯(lián)系在了一起。

結(jié)束采訪前，張耀鵬應(yīng)我們之請(qǐng)，談了他對(duì)最近越來(lái)越熱的“大纖維”或者說(shuō)智能纖維的判斷：“大纖維是因智能纖維，或者說(shuō)是因智慧纖維的出現(xiàn)而引發(fā)的一場(chǎng)有可能改變整個(gè)紡織業(yè)乃至諸多產(chǎn)業(yè)面貌的產(chǎn)業(yè)變革，其可能的影響面不僅僅是紡織服裝、智能家居和醫(yī)療保健，還可能涉及仿生制備和人造器官等。大纖維革命的核心是提升人們的生活質(zhì)量，這也是材料、信息和納米等技術(shù)發(fā)展到一定階段必然出現(xiàn)的產(chǎn)物。今天的大纖維對(duì)于人類社會(huì)的價(jià)值就類似于20世紀(jì)90年代硅片對(duì)于信息產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)。

[江世亮、顧姚星采寫于2017.4.24]