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江雷院士丨從荷葉、魚鱗、仙人掌中吸取科研靈感，師法自然...

來源：時間：2023-02-27 11:48:10 瀏覽：3472次

江雷，中國科學院化學研究所研究員、博士生導師，無機化學家、納米材料專家，北京航空航天大學化學與環(huán)境學院院長、中國科學院大學未來技術(shù)學院院長，中國科學院院士、發(fā)展中國家科學院院士、美國國家工程院外籍院士、澳大利亞科學院外籍院士。

作為仿生領(lǐng)域的先驅(qū)者和推動者，江雷院士迄今為止在包括Nature、Science、Nat. Nanotechnology.、Nat. Mater.、Nat. Comm.、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Adv. Mater.等頂級學術(shù)期刊上發(fā)表SCI論文1000余篇，總引用量高達17萬余次，H因子193，且多次作為Highlight在Nature、Science及其系列期刊報道，已獲發(fā)明專利授權(quán)70余項，并擔任多個國際期刊編委。

圖1 谷歌學術(shù)檢索江雷院士學術(shù)成果信息

然而，就是這樣一位頂級的學術(shù)大佬，成名研究卻起始于人們生活中不起眼的荷葉、楊樹葉、蚊子、蜘蛛絲等大自然事物，并據(jù)此開辟了國內(nèi)的仿生領(lǐng)域，也推動了該領(lǐng)域在世界范圍內(nèi)的飛速發(fā)展！

本期，筆者就帶領(lǐng)大家走進見微知著、師法自然的江雷院士！

傳奇伊始

1965年3月，江雷出生在吉林長春，祖籍江蘇鎮(zhèn)江，父親是吉林大學化學系的教授，母親是化學專業(yè)雜志的主編，妥妥的書香門第。

在家庭的影響下，江雷無憂無慮的度過了童年、小學，但成績卻并不出色。家庭條件優(yōu)渥的他體會不到貧苦人家寒窗苦讀、立志出人頭地的迫切，對待學習反而有點漫不經(jīng)心、吊兒郎當。

1976年，上初中后，江雷的這種情形越發(fā)嚴重。再加上當時正處于叛逆年紀，江雷的成績在班上甚至經(jīng)常排倒數(shù)，父母看在眼里，急在心里，卻苦于勸說無用。還好他碰到了當時的班主任穆懷榮老師和后來的賈明老師，正是兩位師者的因材施教和無私幫助，叛逆的江雷的學習成績逐漸走上了正軌。

圖2 江雷中學時期的恩師穆懷榮（左圖，右二）和賈明（右圖）

1979年秋，江雷以優(yōu)異的成績進入東北師范大學附屬中學。

三年后，江雷又以優(yōu)異的成績考入吉林大學物理系。由于家庭的熏陶，江雷早早的就定下了繼續(xù)深造的想法，并提前開始了準備！

1987年，從吉林大學畢業(yè)獲物理學學士學位后，江雷選擇留在本校就讀化學系物理化學專業(yè)碩士。由于成績出色且早有準備，他讀了半年碩士課程就提前一年進了實驗室。整個碩士期間，江雷共發(fā)表了10余篇論文，其中一篇甚至獲得了吉林大學“青春杯”科技論文大獎賽特別獎。

1990年，碩士畢業(yè)的江雷并不向同期的同學那般糾結(jié)于繼續(xù)深造或?qū)ふ夜ぷ鳎闹懈揪蜎]有離開吉林大學的想法，他想繼續(xù)做研究，做化學研究！

那年秋天，江雷在家人的支持下，選擇留校深造，師從李鐵津教授。而這一個決定或者說選擇，可以說是江雷研究生涯里不可忽視的一環(huán)！

科學家的另一個含義必須是教育家，而李鐵津教授正是這樣一位教育家！除了突出的科研成就，除了學業(yè)上的指導，李鐵津教授“不會輕易否定學生的‘離譜’課題，任何事情都相互溝通，鼓勵學生創(chuàng)造力”。正是這樣的思想熏陶，才養(yǎng)成了日后江雷院士見微知著、敢想敢做的科研性格！

圖3 李鐵津教授

1992年，江雷獲得吉林大學與日本東京大學聯(lián)合培養(yǎng)博士生的名額，作為中日聯(lián)合培養(yǎng)博士生被公派去東京大學攻讀博士學位，師從國際光化學家、有著“光觸媒之父”之稱的藤島昭教授。

在日本留學的江雷備受藤島昭教授影響，深刻體會到研究的樂趣。因此，1994年回國獲得吉林大學博士學位后，江雷再次選擇出國深造，留在日本東京大學做博士后研究。

1996年，研究成績突出的江雷被導師推薦到日本科技廳神奈川科學技術(shù)研究院，先是擔任高年薪的專任研究員，后來則成為主管“光電界面相變控制”這一課題的組長。

也就是在這一年，江雷在德國漢堡參加了一個掃描隧道顯微鏡相關(guān)的國際會議。在和幾位外國科學家一起喝啤酒的時候，有人提到，如果能夠把荷葉超疏水的原理解析出來，那應(yīng)該是挺有意思的一件事。就是這么小小的一個插曲，被江雷深深的記在了心里，成就了日后蜚聲中外的江雷院士，也引領(lǐng)了國內(nèi)的仿生領(lǐng)域！

仿生領(lǐng)域先驅(qū)者

在日本留學期間，江雷主要研究光誘導表面相變相關(guān)的內(nèi)容。某一次，在觀察微觀結(jié)構(gòu)時，他看到在納米尺度下，兩個亞穩(wěn)態(tài)在同一個表面上存在。結(jié)合當年荷葉超疏水現(xiàn)象，他帶領(lǐng)團隊進行了超疏水材料的設(shè)計，并深入研究了其中的機理。

1998年春，江雷在日本化學學會上首次提出“二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)”理論。同年5月份，江雷獲得了日本文部省頒發(fā)的青年特別獎勵基金。12月份，江雷通過了中國科學院化學研究所的“百人計劃”答辯，化學所為他配置了專門的助手，負責二元納米界面材料實驗室的籌備事宜，在籌建實驗室時，導師藤島昭教授和橋本教授一起提供并贈送了價值上千萬日元的儀器。

1999年底，江雷團隊隆重推出超雙親性（既親水又親油）二元協(xié)同界面材料技術(shù)和超雙疏性（既疏水又疏油）二元協(xié)同界面納米材料，并使該技術(shù)迅速走向?qū)嵱没?/span>

2001年，江雷團隊又成功研制出超雙疏陣列碳納米管膜。接著，他又分別利用普通疏水高分子、甚至雙親高分子實現(xiàn)了超疏水特性，被國際權(quán)威期刊Advanced Materials的主編特邀撰寫了系統(tǒng)綜述性文章。同年，江雷獲國家自然科學基金委員會杰出青年基金資助。

2003年，江雷團隊首次用親水性的聚乙烯醇分子，研制成功超疏水性的聚乙烯醇納米纖維。

隨后，江雷帶領(lǐng)團隊通過向自然學習，研究荷葉、水黽腿、蚊子的復眼、蜘蛛絲、仙人掌等生命體系的微觀結(jié)構(gòu)與超疏水性和超親水性的構(gòu)效關(guān)系，建立了超浸潤界面材料及界面化學體系，并成功的將基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)換成應(yīng)用產(chǎn)品。除了油水體系，他還將超浸潤體系推廣到其他液體體系，如離子液體、有機液體、乳液、生物流體以及液態(tài)金屬等，均顯示出廣泛的應(yīng)用前景。

圖4 江雷院士團隊“蛛絲集水機制”相關(guān)成果發(fā)表在Nature期刊上

突出的研究成果帶來了鋪天蓋地的榮譽！

2004年，江雷兼任國家納米科學中心首席科學家。

2005年，江雷以“具有特殊浸潤性（超疏水/超親水）的二元協(xié)同納米界面材料的構(gòu)筑”成果獲國家自然科學二等獎（第一獲獎人）。

2007年，江雷被聘為“納米研究”重大科學研究計劃“仿生智能納米復合材料”項目首席科學家。

2008年，他又兼任北京航空航天大學化學與環(huán)境學院院長。

……

苦心孤詣、敢為人先，他收到了最好的回報！2009年12月，江雷當選中國科學院院士！

而這，仿佛只是開始！

2012年，江雷當選發(fā)展中國家科學院院士。

2013年，何梁何利基金科學與技術(shù)進步獎獲獎名單公布，江雷院士榮獲該獎！該獎項旨在評選做出杰出科研成果的科研工作者，獎勵他們?yōu)閲?、為社會發(fā)展做出的突出貢獻。

2015年，江雷院士獲得第三屆中國國際納米科學技術(shù)會議獎（China Nano Award），這是中國學者首次獲得這一殊榮。

2016年，江雷當選為美國國家工程院外籍院士。同年5月，因在仿生領(lǐng)域的杰出貢獻，江雷院士獲得第21屆“日經(jīng)亞洲獎”科技獎。該獎項于1996年設(shè)立，旨在推動亞洲地區(qū)經(jīng)濟、科技、文化發(fā)展，表彰在上述領(lǐng)域做出突出貢獻的個人與團體。

頒獎評委會這樣評價江雷院士：他從自然出發(fā)，闡明了荷葉表面超疏水，蜘蛛絲超強定向集水及魚鱗表面水下超疏油的科學機理。研究了一系列超浸潤系列功能材料，這些材料被廣泛應(yīng)用于世界700艘以上船舶，為世界產(chǎn)業(yè)做出巨大的貢獻。

圖5 江雷院士獲日經(jīng)亞洲獎

2017年5月，江雷院士再獲大獎——全國創(chuàng)新爭先獎，以表彰其在納米仿生領(lǐng)域的重大突破。這是繼“國家自然科學獎”“國家技術(shù)發(fā)明獎”“國家科學技術(shù)進步獎”之后，中國批準設(shè)立的又一個重要的科技獎項，是國家科技獎勵體系的重要組成部分和補充，是國家科技獎項與重大人才計劃的有機銜接，是僅次于國家最高科技獎的一個科技人才大獎。

江雷院士當之無愧！

永不止歇的傳奇

當被問到什么是真正的科學時，江雷院士這樣回答：我認為真正的科學只有兩種，一是創(chuàng)造新知識，二是創(chuàng)造新應(yīng)用。而關(guān)于研究方向的選擇，我認為最重要的是要向自然學習。好的選題往往不是研究者自己選的，而是自然已經(jīng)幫我們選好的。比如說，仙人掌能在沙漠里存活是客觀事實，我們?nèi)パ芯克?，只要不輕易放棄，就不太可能失敗。我們要去發(fā)現(xiàn)問題，而不是去制造問題，不是去跟著別人的腳步做研究。

不管外界環(huán)境怎么變換，江雷院士一直都在遵從自己內(nèi)心的“科學觀”，多年如一日的研究終是換來了碩果累累。然而，縱然諸多榮譽加身，江雷院士前進的步伐卻依然沒有停止！

2018年3月，江雷院士獲得德國洪堡基金會授予的2017年度洪堡研究獎（Humboldt Research Award），以表彰其在仿生界面研究領(lǐng)域和亞洲材料化學學科引領(lǐng)等方面取得的卓越成就。德國馬普學會膠體與界面研究所所長這樣評價江雷的研究成果：His work contributed directly to the renaissance of colloid and interface chemistry（他的研究成果直接推動了膠體與界面化學的復興）。

圖6 江雷獲德國洪堡研究獎

同年5月份，中國化學會第31屆學術(shù)年會在杭州召開，江雷院士因利用仿生原理建立和發(fā)展超浸潤界面科學體系，為膠體與界面科學的發(fā)展做出了杰出的貢獻，而獲頒“中國化學會化學貢獻獎”。

2018年9月，由香港求是科技基金會主辦、中國科學技術(shù)大學承辦的2018年度“求是獎”在安徽合肥揭曉，中科院院士江雷獲得“求是杰出科學家獎”。獲獎理由是：他師法自然，制備了可以在超浸潤體系的狀態(tài)之間進行智能轉(zhuǎn)換的仿生二元協(xié)同納米材料，在諸多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。同時，他的研究工作結(jié)合了物理學、材料科學與化學的成果，與多個學科的研究者都有合作關(guān)系，實現(xiàn)了跨學科的成就，極大地影響了材料化學，納米材料，微/納流體，界面和生物材料等多個相關(guān)領(lǐng)域。

圖7 江雷院士獲“求是杰出科學家獎”（中）

2022年12月中旬，經(jīng)陳嘉庚科學獎各評獎委員會嚴格評審，并經(jīng)陳嘉庚科學獎基金會理事會審議批準，授予“復微分幾何及其應(yīng)用”等6個項目2022年度陳嘉庚科學獎。其中，中科院江雷院士作為主要完成人榮獲2022年度陳嘉庚科學獎中的化學科學獎，以表彰其對超浸潤界面材料體系的杰出貢獻。

在納米仿生領(lǐng)域，江雷院士是先驅(qū)者，亦是傳奇！

結(jié)語

他是見微知著、心細如發(fā)的代名詞，他把對自然的觀察代入到自己的研究之中，開創(chuàng)了一個全新的領(lǐng)域，他的眼里沒有名與利，只有對大自然的敬畏與欣賞。他告訴我們大自然才是最好的研究對象，他向我們深刻詮釋了什么是“一花一世界，一葉一菩提”。他就是師法自然的江雷院士，一位長者、一位學者、一位探索者、一位先驅(qū)者！

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