郭玲

“Game?changers”——?不久前，Nature增刊Nature?Index遴選2015—2020年自然指數(shù)五強(qiáng)國家（美國、中國、德國、英國、日本）的五位杰出科學(xué)家代表，對他們的工作以“Game?changers”為題進(jìn)行專題評述報(bào)道，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院理化研究所研究員江雷作為中國代表入選。Nature根據(jù)國際上最具影響力的82種自然科學(xué)類期刊指出，江雷研究員是2015—2020年期間在仿生、納米材料領(lǐng)域世界最具影響力的作者。

近年來，江雷帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從事的仿生超浸潤領(lǐng)域研究引發(fā)了國際范圍內(nèi)的研究熱潮。截至目前，世界上共有94個(gè)國家、超過1400個(gè)研究單位從事超浸潤領(lǐng)域的研究。在能源、健康、資源、環(huán)境、材料、化工等領(lǐng)域，人們都能夠看到來自江雷團(tuán)隊(duì)的超浸潤界面材料體系方案。他和他的團(tuán)隊(duì)，無疑成為這一領(lǐng)域研究的推動者與改變者。

有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造

亞里士多德曾經(jīng)說：大自然的每一個(gè)領(lǐng)域都是絕妙無倫的。人類自古以來都向大自然學(xué)習(xí)：研究鳥類，發(fā)明了飛機(jī);研究人體，開發(fā)了生物材料;學(xué)習(xí)大自然，發(fā)現(xiàn)大自然的奧秘，并能運(yùn)用大自然為人類提供新認(rèn)知和新工具。

“大自然已經(jīng)發(fā)明了一切，我們只需要不斷發(fā)現(xiàn)。”對于江雷來說，科學(xué)研究最高的境界莫過于“有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明、有所創(chuàng)造”，達(dá)到“從無到有”“無中生有”的至善境地，才能為國家、對社會乃至世界作出杰出貢獻(xiàn)。這始終是他從事原創(chuàng)性科研的宗旨。

出淤泥而不染，因?yàn)檫@一特質(zhì)，荷葉自古以來就被賦予高尚的象征。然而荷葉的這種自清潔性能，長久以來卻并不被人認(rèn)識。

通過對荷葉表面結(jié)構(gòu)的分析，江雷發(fā)現(xiàn)荷葉表面的微納結(jié)構(gòu)是賦予荷葉特殊超疏水性的原因。荷葉上存在的許許多多納米孔，在水滴、油滴，乃至所有液體滴在這個(gè)界面的時(shí)候，都會形成一層氣膜，使水或油都不能侵入這個(gè)表面，因此產(chǎn)生疏水、疏油的效果。同樣，經(jīng)過凹凸納米結(jié)構(gòu)處理過的織物，也能表現(xiàn)出疏水、疏油的特性。

正是從這一發(fā)現(xiàn)出發(fā)，江雷揭示了自然界中具有特殊浸潤性表面的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，提出了“二元協(xié)同納米界面材料”設(shè)計(jì)體系;在超雙親/超雙疏功能材料的制備、表征和性質(zhì)研究等方面，發(fā)明了多種超疏水性界面材料的制備方法，制備出多種具有特殊功能的仿生超疏水界面材料。

“選題是科學(xué)研究的關(guān)鍵，創(chuàng)新是科學(xué)問題的本質(zhì)，選擇研究方向需要守正出奇。”江雷始終強(qiáng)調(diào)，科學(xué)研究的關(guān)鍵在于如何提出真正原創(chuàng)的科學(xué)問題，做出具有獨(dú)特性和社會性的標(biāo)志性工作?！耙?yàn)橄嘈?，所以看見?！闭劦絼?chuàng)新科學(xué)研究，江雷說，要追求已有規(guī)律指導(dǎo)下的不可預(yù)見性，往往需要在行動中抓住偶然的機(jī)會。

人一輩子認(rèn)真做好一件事即可，對其他事不要過于分心——老師的言行始終影響著江雷，并成為他科研路上的座右銘。

江雷科學(xué)研究生涯中的這個(gè)機(jī)會，出現(xiàn)在1992年。那一年，畢業(yè)于吉林大學(xué)的江雷作為中日聯(lián)合培養(yǎng)的博士生進(jìn)入日本東京大學(xué)藤島實(shí)驗(yàn)室深造，師從日本著名光化學(xué)家、被譽(yù)為“光催化之父”的藤島昭。

剛進(jìn)入日本藤島實(shí)驗(yàn)室時(shí)，恰逢國際上納米界面材料研究剛剛興起。他憑敏銳的直覺認(rèn)為：納米界面材料研究將是世界科學(xué)研究的前沿陣地、國家戰(zhàn)略需求的關(guān)鍵堡壘，在未來國際科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中越來越重要。

但實(shí)驗(yàn)室的生活是枯燥的。在日本留學(xué)的幾年里他夜以繼日地工作，幾乎每天都是在電子顯微鏡和脈沖激光前度過。終于，他和同事通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在紫外光照射下，水滴在二氧化鈦表面會自然展開，二氧化鈦表現(xiàn)出反常的“親水”效果。這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓他聯(lián)想到我國古代“陰陽合一”的哲學(xué)原理。根據(jù)這一哲學(xué)思想，他大膽設(shè)想這個(gè)表面存在著親水和疏水的納米結(jié)構(gòu)，從而促使表面出現(xiàn)親水性，如果這種界面存在的話，它在宏觀上必定還會親油。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，該表面確實(shí)具有“雙親性”。在1998年春季的日本化學(xué)學(xué)會上，江雷首次提出“二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)”理論。

“難得糊涂”

在日本留學(xué)期間，每到過年，包括江雷在內(nèi)的留學(xué)生都會被藤島昭邀請去自己家喝酒。有一次，?藤島昭指著墻上的“難得糊涂”問江雷：“江，你知道這是什么意思嗎？”江雷毫不猶豫地說：“當(dāng)然知道，意思是遇事不要太聰明了，糊涂點(diǎn)兒好?！碧賺u昭聽了卻搖搖頭說：“不是，我的理解是，一個(gè)人一生只要把一件事徹徹底底弄明白就可以了，其他的事情都可以糊涂?！?/p>

人一輩子認(rèn)真做好一件事即可，對其他事不要過于分心——老師的言行始終影響著江雷，并成為他科研路上的座右銘。

1999年，江雷拒絕國外機(jī)構(gòu)的挽留邀請，毅然回國效力。他的回國得到了中國科學(xué)院化學(xué)所領(lǐng)導(dǎo)的熱情響應(yīng)。為鼓勵(lì)他干一番大事，中國科學(xué)院化學(xué)所領(lǐng)導(dǎo)在他回國后兩天內(nèi)就解決了他的住房、職稱以及配套經(jīng)費(fèi)等問題，免去了他一切后顧之憂，還讓不到40歲的江雷入選了“中科院百人計(jì)劃”。

回國后，江雷主持了國家“973”“863”以及“十五”攻關(guān)等多個(gè)項(xiàng)目，相繼將“二元協(xié)同納米界面材料”這種“功能納米界面材料”技術(shù)應(yīng)用于紡織、建材等領(lǐng)域，成功地開發(fā)了一系列紡織產(chǎn)品和建材產(chǎn)品。同時(shí)，他又在功能性界面材料研究領(lǐng)域進(jìn)一步提出了“超親水和超疏水的開關(guān)材料”，這個(gè)重要研究成果在?DNA芯片、蛋白片、可控藥物載體輸送和紡織、建筑材料等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

國際納米學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的專家們認(rèn)為，這種隨著溫度變化可以控制水滴自由滾動（超疏水）或是水滴完全鋪展開（超親水）的“超級開關(guān)”材料的研制成功，標(biāo)志著江雷領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在特殊浸潤性功能納米界面材料的研究上又邁上一個(gè)新臺階。E3151E09-23D9-4F69-A62C-74E33E78D2AB

因?yàn)樵诩{米材料領(lǐng)域成績卓著，2009年，年僅44歲的江雷當(dāng)選為中國科學(xué)院院士;2016年成為美國國家工程院外籍院士。

2018年他獲得“納米研究獎(jiǎng)”?！凹{米研究獎(jiǎng)”評委會評價(jià)其是世界范圍內(nèi)最杰出的科學(xué)家之一，做出了很多創(chuàng)新性和前瞻性工作，將仿生超浸潤界面材料體系推向物理化學(xué)的前沿。

在應(yīng)用方面，其開發(fā)的十余項(xiàng)超浸潤界面材料體系方案被應(yīng)用于能源領(lǐng)域（濃差發(fā)電、高效傳熱）、健康領(lǐng)域（癌癥檢測、醫(yī)用導(dǎo)管）、資源領(lǐng)域（淡水采集、石油增采）、環(huán)境領(lǐng)域（油水/乳液/染料分離、農(nóng)藥增效）、材料領(lǐng)域（微加工技術(shù)及制備技術(shù)）、化工領(lǐng)域（高效高選擇性催化體系）。目前其已有授權(quán)專利70余項(xiàng)，其中一些專利已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)轉(zhuǎn)化。2021年，超浸潤性技術(shù)還入選IUPAC化學(xué)領(lǐng)域十大新興技術(shù)。

自2020年以來，江雷的研究領(lǐng)域則集中在動態(tài)超潤濕性。他試圖回答生命科學(xué)中一個(gè)非常重要的問題，即生命體系是如何實(shí)現(xiàn)超低能耗的高效能量轉(zhuǎn)換、信息傳輸和物質(zhì)合成的？而這一研究，又將推動神經(jīng)科學(xué)和腦科學(xué)的發(fā)展，發(fā)展量子離子學(xué)技術(shù)，開發(fā)具有高通量、高選擇性和低能耗的未來化學(xué)化工反應(yīng)器，并將產(chǎn)生一系列顛覆性技術(shù)。

“科學(xué)家的另一個(gè)含義必須是教育家“

2017年9月10日晚7點(diǎn)，中國科學(xué)院大學(xué)雁棲湖校區(qū)國際會議中心報(bào)告廳盛況空前，容納500人的報(bào)告廳涌進(jìn)了近千名學(xué)生。講臺上、講壇前、過道里全部坐滿和站滿了慕名而來的學(xué)生，他們翹首等待的正是江雷——中國科學(xué)院大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院“未來大講壇”的第一講主講人。

“江雷的雷，是‘如雷貫耳的雷?！睂W(xué)生們都說，江雷鼎鼎大名，不僅是因?yàn)樗诜律悄芙缑娌牧虾统欘I(lǐng)域所做的諸多原創(chuàng)性工作，也在于他在外人眼中的許多“標(biāo)新立異”和“特立獨(dú)行”。

那一晚，他為在場的學(xué)子們帶來一場啟迪心靈的科研報(bào)告《向自然學(xué)習(xí)的創(chuàng)新科研與科學(xué)生活》。

“科學(xué)家的另一個(gè)含義必須是教育家。”在一次院士咨詢會上，江雷指出“人才要自己來培養(yǎng)”，學(xué)生有自由空間，導(dǎo)師做方向指導(dǎo)，不給學(xué)生過多負(fù)擔(dān)?！霸u價(jià)教書育人的科學(xué)家，一方面是看科學(xué)貢獻(xiàn)，另一方面是看人才培養(yǎng)，科學(xué)發(fā)展的未來歸根結(jié)底是人才的培養(yǎng)?！苯妆硎?。

在人才培養(yǎng)上，江雷將自己的科研思想分享給學(xué)生。中國科學(xué)院大學(xué)2003級碩博連讀生夏帆回憶：“江老師說要以‘正奇相生、奇正轉(zhuǎn)換的思想開展創(chuàng)新研究，將‘道法自然、‘實(shí)事求是等與科研路徑相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)在科研過程中向自然學(xué)習(xí)的重要性。”基于此，他參與了表/界面浸潤性研究和納米孔道的研究工作，發(fā)展了系列具有響應(yīng)性浸潤性的功能材料，構(gòu)筑了系列固態(tài)的響應(yīng)性納米孔道。

常言道嚴(yán)師出高徒，江雷認(rèn)為，“嚴(yán)格的前提，是能夠像對待自己孩子一樣對待學(xué)生。導(dǎo)師就是慈母和嚴(yán)父的統(tǒng)一?！?/p>

江雷的用心良苦，被學(xué)生們看在眼里，記在心里。夏帆說：“‘為師滿眼皆賢才是江老師常說的一句話。江老師要求嚴(yán)格，但我們明白，這都是愛我們、為我們好的體現(xiàn)?！比缃?，夏帆在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）材料與化學(xué)學(xué)院任院長，并用實(shí)際行動踐行著老師江雷的育人理念。

董智超是江雷的2011級碩博連讀生，提起老師江雷，他說自己“是一個(gè)非常幸運(yùn)的人”。2010年夏天，本科大三的他正在考慮去哪里讀研。在聽完江雷一個(gè)小時(shí)的“沉浸式”仿生界面科學(xué)報(bào)告和“水黽在水上飛”故事后，他堅(jiān)定了從事科研的決心。

碩博期間，董智超在江雷指導(dǎo)下，利用超疏水涂料噴涂有效抑制了水的繞流，即使在泥濘道路上“健步如飛”，也不會迸濺泥水到褲腿上?！霸诳蒲猩钪?，江老師既是我的導(dǎo)師，又似特別親的長輩，有時(shí)又像沒差幾歲的兄長。討論工作時(shí)，江老師很嚴(yán)肅，總有非常多的想法，但討論結(jié)束快離開辦公室時(shí)，江老師又經(jīng)?？洫?jiǎng)我最近的研究進(jìn)展?！?/p>

2016年博士畢業(yè)后，董智超先后任中科院理化技術(shù)研究所研究員、中國科學(xué)院大學(xué)博士生導(dǎo)師，繼續(xù)圍繞仿生液體繞流調(diào)控材料開展更為深入的研究工作?！熬嚯x第一次遇見江老師，已經(jīng)過去11年。在我的記憶里，‘水黽水上飛的故事還是那么精彩?！倍浅貞浀?。E3151E09-23D9-4F69-A62C-74E33E78D2AB