實(shí)驗(yàn)室一角。

　　自古以來，自然界就是人類各種技術(shù)思想、工程原理及重大發(fā)明的源泉。經(jīng)過長期進(jìn)化，生物形成了優(yōu)異的功能和完美的結(jié)構(gòu)，蜘蛛和蠶能吐出高彈性的絲，荷葉出淤泥而不染，飛鳥骨骼系統(tǒng)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度大的構(gòu)造形態(tài)……自然界的奇妙創(chuàng)造，對中科院理化所仿生材料與界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員來說，是研發(fā)新材料的“靈感源泉”。

　　歷史短、成就突出的“A類”實(shí)驗(yàn)室

　　2014年，在中科院院士江雷的推動下，中科院理化所成立仿生智能界面科學(xué)中心；2016年8月，中科院正式批準(zhǔn)成立仿生材料與界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。2017年中科院開展材料領(lǐng)域院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室評估，“歷史短”的仿生材料與界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室被評為第二名，成為全院三個A類重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一。

　　仿生材料與界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、中科院理化所研究員王樹濤對《中國科學(xué)報》記者說：“仿生領(lǐng)域由于其特殊的學(xué)科交叉性，中科院動物研究所、生物物理研究所、國家納米科學(xué)中心、蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所也參與了籌建工作?！?/p>

　　近5年來，實(shí)驗(yàn)發(fā)表SCI收錄論文200余篇，編寫專著或章節(jié)5篇，申請專利33項(xiàng)，授權(quán)46項(xiàng)；2012~2016年期間，實(shí)驗(yàn)室共承擔(dān)國家、省部級以及橫向協(xié)作項(xiàng)目101項(xiàng)。

　　王樹濤表示，實(shí)驗(yàn)室在仿生超浸潤多尺度界面材料領(lǐng)域享有世界領(lǐng)先的學(xué)術(shù)地位，截至目前，全世界有140個國家的大學(xué)和研究所中近500個課題組從事超浸潤性的研究。

　　在實(shí)驗(yàn)室有一間專門的屋子，留給“客座人員”開展工作使用。王樹濤說：“實(shí)驗(yàn)室的‘開放氛圍’非常重要，我們屬于新型交叉實(shí)驗(yàn)室，會涉及物理、生物、醫(yī)學(xué)等學(xué)科，沒有明顯界限，希望有來自各個學(xué)科的科研人員共同工作?！爆F(xiàn)在，每到周末都會有來自不同單位的專家到實(shí)驗(yàn)室開展研究。

　　王樹濤說：“科學(xué)和討論是一直在一起的，在相互尊重知識產(chǎn)權(quán)的前提下，開誠布公地討論往往會產(chǎn)生碰撞和新的想法，例如有一次我和汪鵬飛老師想把癌癥檢測和光療結(jié)合起來，形成新的課題。獨(dú)特的咖啡廳文化——自由討論且尊重知識產(chǎn)權(quán)，實(shí)驗(yàn)室一直留著很大的窗口，期待更多的自由討論，期待更多的科技創(chuàng)新?！?/p>

　　“無處不在”的仿生材料

　　仿生材料是一門新興學(xué)科，實(shí)驗(yàn)室致力于在交叉科學(xué)領(lǐng)域從事仿生界面材料的合成與制備方面的研究。

　　對于“仿生材料”，王樹濤解釋道：“我們通過研究自然生物的構(gòu)造和特性，為新材料研發(fā)提供思路。例如在衣服上經(jīng)常使用的粘扣帶，拉動的時候會有刺啦響聲。為了消除響聲，我們從蜻蜓腦袋和肩膀的構(gòu)造獲得靈感，將來可以制作出更加先進(jìn)的粘扣?！?/p>

　　荷葉“出淤泥而不染”，是具有“超浸潤特性”的自然界杰出代表。2002年，江雷等發(fā)現(xiàn)了荷葉表面的微納多尺度復(fù)合結(jié)構(gòu)對荷葉的超疏水及自清潔起到了關(guān)鍵作用。同時通過系統(tǒng)研究界面材料結(jié)構(gòu)和特性規(guī)律，江雷提出了“納米界面材料的二元協(xié)同效應(yīng)”，創(chuàng)造性地將仿生微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)與外場響應(yīng)性分子設(shè)計相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了在單一或多重外場控制下材料表面浸潤性的可逆變化。

　　2009年，江雷院士團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了魚鱗水下的超疏油特性，發(fā)展了水下液/固超浸潤體系；同年，發(fā)現(xiàn)荷葉水下超親氣現(xiàn)象，建立了水下氣/固超浸潤體系；2014年，江雷院士將超疏水界面材料拓展到液—液—固、氣—液—固等一切三相體系中，創(chuàng)建了包含64種變換的仿生超浸潤界面材料體系。

　　江雷院士團(tuán)隊經(jīng)過近二十年的努力，理論上深入挖掘表面浸潤本質(zhì)。傳統(tǒng)上楊氏方程認(rèn)為液體與材料之間有本征的親和疏的閾值為90度。他們的研究發(fā)現(xiàn)，水的閾值是65度左右，水的接觸角大于65度是疏水，同時也在應(yīng)用上取得了可喜的進(jìn)展。例如，超疏水材料在服裝面料上的應(yīng)用，自清潔的鄂爾多斯羊絨衫、防水的西服，都是“仿荷葉”的成果。國家大劇院玻璃外墻采用了“納米自潔玻璃”，即讓玻璃穿一層納米級二氧化鈦“外套”，從而使玻璃具有自潔、消毒、殺菌等功能，這也正是實(shí)驗(yàn)室的研究成果之一。

　　不僅在國內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室的研究也走向了國際，“巴基斯坦的核電站用到的油水分離的器件就是我們實(shí)驗(yàn)室的研究?！蓖鯓淝逭f。

　　前沿交叉領(lǐng)域大有可為

　　在三年多的發(fā)展中，實(shí)驗(yàn)室擁有堅實(shí)的科研團(tuán)隊和人才培養(yǎng)計劃。目前實(shí)驗(yàn)室固定人員49人，百分之百擁有博士學(xué)位，平均年齡不到41歲。經(jīng)過多年的學(xué)科培養(yǎng)和隊伍建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室基本形成了以中青年科技骨干為主的研究集體和團(tuán)結(jié)協(xié)作的研究氛圍。

　　在 “一帶一路”國家頂層戰(zhàn)略及“大目標(biāo)牽引下的集成創(chuàng)新”思路指引下，實(shí)驗(yàn)室有了新的發(fā)展規(guī)劃。未來，實(shí)驗(yàn)室將主要面向國家戰(zhàn)略需求和世界科技前沿，圍繞仿生材料與界面科學(xué)這一前沿交叉領(lǐng)域，產(chǎn)生一系列多學(xué)科交叉的原創(chuàng)性科學(xué)與技術(shù)，爭取在仿生智能界面材料、仿生納米孔道、誘導(dǎo)去浸潤、仿生黏附界面、仿生多尺度界面構(gòu)筑等基礎(chǔ)研究方面取得原創(chuàng)性的基礎(chǔ)理論研究成果。

　　同時，實(shí)驗(yàn)室還會兼顧應(yīng)用成果轉(zhuǎn)化。王樹濤說：“例如針對農(nóng)藥噴灑利用率低的問題，我們研究了一種超浸潤制劑，可以將噴灑鋪展效率從不足0.1%提升到50%左右。在去浸潤誘導(dǎo)制備有機(jī)光電器件、新能源納米器件等應(yīng)用方面，我們也會作出重大技術(shù)創(chuàng)新，解決能源、資源、環(huán)境、健康、信息、農(nóng)業(yè)、化工等眾多行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的技術(shù)瓶頸，滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的重大需求?！?/p>