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騎著摩托車不方便使用手機(jī)時，

貼在衣袖上的電子織物

可變?yōu)轱@示屏，

為你導(dǎo)航；

出門若忘了帶充電器，

隨身衣服就是一塊

移動的太陽能電池板；

聾啞服務(wù)員穿上神奇的工作服，

可實時由衣服采集腦電波，

并向顧客顯示心中想表達(dá)

卻無法發(fā)聲說出的話；

人在運動時，

穿上帶傳感器的纖維織物，

可隨時對生理指標(biāo)進(jìn)行檢測；

腦科學(xué)家可利用

發(fā)光纖維對神經(jīng)進(jìn)行精準(zhǔn)、

多點的光刺激；

兒科醫(yī)生可以把發(fā)藍(lán)光的纖維編織成毯子，

溫和發(fā)光，

為患有黃疸的新生兒進(jìn)行更安全的治療，

甚至可以用這樣的毯子

移動治療皮膚病等疾病……

這些聽起來像科幻電影中才有的場景，正在生活中一步步向現(xiàn)實轉(zhuǎn)化。它們的背后，是一位愛吃巧克力、認(rèn)為科學(xué)就像巧克力一樣“不僅好玩而且好吃”的科學(xué)家——在2022年5月入選上海“最美科技工作者”的復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系主任、國家重點研發(fā)計劃首席科學(xué)家彭慧勝教授。

大學(xué)期間在上圖看了整整3個暑假人文圖書

彭慧勝來自湖南邵陽農(nóng)村，家鄉(xiāng)很美，但生活簡單且物質(zhì)非常匱乏，“艱難”是他從小對生活的理解。童年在彭慧勝的記憶里，印象最深的就是每天放學(xué)回家到鍋底里尋找有沒有剩余的冷飯鍋巴可以填肚子；小學(xué)一年級起，他就每天早起幫大人從池塘里舀水、灌溉田地。那時候的彭慧勝特別喜歡讀父親帶回家的一些散文和小說，在書本打開的窗戶中，鄉(xiāng)村少年發(fā)現(xiàn)小山村之外還有個精彩的大世界。

雖然是家鄉(xiāng)的“學(xué)霸”，中學(xué)時化學(xué)成績尤其好，但高考因為緊張沒有看到一面化學(xué)試題而意外失利，彭慧勝本科陰差陽錯地進(jìn)入了當(dāng)時的中國紡織大學(xué)（今東華大學(xué)）學(xué)習(xí)。大學(xué)期間，他最大的收獲不是在課堂上，而是接連3個暑假每天騎車到上海圖書館，從開館到閉館孜孜不倦地閱讀，把里面的傳記、哲學(xué)、歷史等主要人文類書籍都看了一遍。在彭慧勝看來，這個過程中直覺和哲學(xué)方法的培養(yǎng)，對自己今后科學(xué)工作的進(jìn)展非常重要。他至今堅持每年至少看20本書，也建議年輕人多讀書。

在復(fù)旦念碩士期間，彭慧勝經(jīng)常一整天呆在實驗室里做實驗。得益于童年的經(jīng)歷，他很能吃苦，克服重重困難，通過陰離子聚合合成了當(dāng)時如果依靠進(jìn)口要幾千塊錢1克的嵌段共聚物原材料。還在讀碩士研究生的時候，他就以第一作者的身份發(fā)表了好幾篇一流期刊論文。

申請到美國讀博的坎坷經(jīng)歷，讓彭慧勝感受到不同國家之間文化差異所帶來的沖突。在美國新奧爾良的tulane大學(xué)念博士期間，由于2005年卡特里娜颶風(fēng)帶來的海水倒灌實驗室災(zāi)難，他從8月開始了將近1年的逃難，一路見聞了受災(zāi)社會不易的一面。次年六七月，彭慧勝雖然得以回到學(xué)校繼續(xù)學(xué)業(yè)，但獎學(xué)金又因災(zāi)難而意外被停，全靠自己的努力才勉強(qiáng)應(yīng)付生活。十多年后的今天，在上海新冠疫情帶來的普遍工作和生活不便中回顧當(dāng)年在美國親歷的這場災(zāi)難，彭慧勝感謝它已成為了自己的財富，使自己有信心克服之后的各種困難。

找到科學(xué)新的“根據(jù)地”——纖維電子器件

彭慧勝博士畢業(yè)后的第一份工作是在因研制出第一顆原子彈和氫彈而享譽世界的美國los alamos國家實驗室，nasa探測器上天用的很多太陽能電池也是在這個科學(xué)圣地制造的。在那里，彭慧勝印象最深的是所有的成果都會被打上“美國政府所有”的印記。所處的環(huán)境使他特別深刻地體會到：科學(xué)是無國界的，但科學(xué)家是有國籍的，而且這會非常深刻地影響一位科研工作者做研究的方式。

2008年，彭慧勝回到了復(fù)旦工作，他想做一些別人沒有做過的新東西。他曾經(jīng)花了許多時間專門研究科學(xué)史，了解歷史上重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是如何取得的，它們又是如何影響人類、推動新技術(shù)發(fā)展的。研究了一圈，彭慧勝發(fā)現(xiàn)科學(xué)的各個角落似乎都已經(jīng)站滿了人，新的“根據(jù)地”在哪里？他自問?？茖W(xué)史讓他看到，電子器件是現(xiàn)代信息化社會發(fā)展的原動力，并正朝著微型化、柔性化、集成化方向發(fā)展。趨勢之下，電子器件的結(jié)構(gòu)正從三維塊體向二維薄膜演化。換句話說，如果在一個維度上把三維的電子器件做小，就變成了二維的柔性薄膜。

從2008年開始，彭慧勝團(tuán)隊重點提出和實現(xiàn)在二維電子器件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步把一個維度做小，轉(zhuǎn)變成一維的纖維器件。做成一維的纖維電子器件之后，材料就具有了更好的柔軟性。

如何利用纖維技術(shù)得到電子器件？彭慧勝首先取得成功的是纖維聚合物鋰離子電池。電池包括化學(xué)電池、物理電池和生物電池，化學(xué)電池又包括一次電池、二次電池和燃料電池，彭慧勝團(tuán)隊重點研究的是二次電池中的鋰離子電池。憑著“探索無人區(qū)”的好奇和直覺，當(dāng)許多人都在做薄膜電池時，彭慧勝卻帶領(lǐng)團(tuán)隊嘗試做起了纖維鋰離子電池，在質(zhì)疑聲中堅持了 15 年，通過用柔性纖維取代原來剛性的電池結(jié)構(gòu)，并且采用聚合物凝膠電解質(zhì)解決了電池的安全性問題，終于建成了世界上首條纖維鋰離子電池生產(chǎn)線，每年產(chǎn)能達(dá)到150噸。如今，纖維鋰離子電池的能量密度已達(dá)124 wh/kg，能夠滿足很多生產(chǎn)生活應(yīng)用的需要。如按照一件襯衣使用300微米直徑纖維電池計算，做成一件襯衣產(chǎn)生的電量，可以把52部智能手機(jī)充滿電。

解決了高性能纖維鋰離子電池穩(wěn)定和安全供電的問題，面對如何持續(xù)給普通鋰離子電池充電的問題，彭慧勝想到，如果把太陽能電池也做成纖維，和鋰離子電池編織在一起，就可以實現(xiàn)自供電了！他和團(tuán)隊又著手創(chuàng)建一系列新型纖維狀的太陽能電池，用80%纖維太陽能電池制成的一件衣服每天產(chǎn)生的電量可以把36部手機(jī)充滿電。這意味著將來人們只要穿上這樣一件衣服出門，不帶充電器直接把手機(jī)揣在口袋里，也可以實現(xiàn)用電自由。

纖維太陽能電池有一種獨特的性能，即：不管光從哪個角度照，它的發(fā)電是比較穩(wěn)定的，從0度到180度改變光的入射角度，光電轉(zhuǎn)化效率幾乎保持不變，這對于把纖維太陽能電池編織成一件能穩(wěn)定工作的衣服來說非常重要。關(guān)于如何用纖維的太陽能電池解決時裝界電子織物的問題，彭慧勝和他的團(tuán)隊也正在進(jìn)一步開展研究。

從早期顯示管到液晶顯示，再到有機(jī)發(fā)光二極管、柔性薄膜顯示屏，顯示技術(shù)推動信息科技革命，對人類生產(chǎn)生活起到了至關(guān)重要的作用。如果說太陽能電池是吸收光產(chǎn)生電，纖維發(fā)光器件則是通電發(fā)光。彭慧勝團(tuán)隊把發(fā)光的高分子活性材料涂附到纖維電極表面，外面再涂附一層薄膜作為另一個電極，從而得到纖維發(fā)光器件——纖維聚合物發(fā)光電化學(xué)池。2015年，nature在倫敦總部舉行的新聞發(fā)布會上，評述“這是整個發(fā)光領(lǐng)域突破性的重大進(jìn)展”。但事實上這個工作的應(yīng)用不光是在發(fā)光領(lǐng)域，對其他領(lǐng)域的應(yīng)用也非常重要。

“希望是美好的，美好的東西永遠(yuǎn)不會消失”

迄今，彭慧勝團(tuán)隊已經(jīng)實現(xiàn)了纖維電子器件的儲能、發(fā)光、發(fā)電、顯示、傳感、治療、計算、通訊等系列功能。這些纖維器件在電子織物、可穿戴設(shè)備、新能源、信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大健康等領(lǐng)域都顯示出巨大的應(yīng)用前景。彭慧勝告訴記者：“如果每一根纖維具有不同功能，可以實現(xiàn)功能的定制，那么從能源系統(tǒng)到信息技術(shù)到物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大健康，以及未來太空探測，它都將發(fā)揮重要作用?！?/span>

通過進(jìn)一步定量跟蹤，彭慧勝團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，把安裝有顯示器件的織物經(jīng)過100次機(jī)器洗滌后，其發(fā)光亮度基本保持不變。也就是說，在洗滌過程中，其穩(wěn)定性可以穩(wěn)定、有效地保持。

由此得到的顯示織物需要用電，剛好之前彭慧勝團(tuán)隊研制的太陽能電池和鋰離子電池完全可以實現(xiàn)自供電，將信息輸入輸出和控制系統(tǒng)全部進(jìn)行纖維化以后，他們得到了電子織物顯示系統(tǒng)。團(tuán)隊在國際上率先創(chuàng)建出的織物顯示器件，使顯示器件真正可以像衣服一樣被“穿”在身上，輕薄、透氣、可貼合于任何不規(guī)則基底上。代表性成果 2021 年發(fā)表在 nature 上，被贊譽“樹立起了世界電子織物領(lǐng)域一個卓越的里程碑”。

彭慧勝曾在機(jī)場里看到一本題為《迪拜的崛起》的書，介紹迪拜如何從一個小漁村發(fā)展成為一座國際大都市，他認(rèn)為其中所述的城市治理方法對科研工作也是很好的借鑒，即：永遠(yuǎn)不跟別人走；一直要做第一名；從簡單、粗糙起步、發(fā)展，不為細(xì)節(jié)所糾纏，永遠(yuǎn)不放棄希望，直至抵達(dá)核心目標(biāo)。在他看來，科研工作最需要的是不顧一切的勇氣和豐富的想象力，并且經(jīng)常需要直覺。思想比知識更重要。喜愛文學(xué)作品的他，很喜歡一句哲言——“跌倒在地上不是失敗，失敗是跌倒后不再決定爬起來”，也很喜歡電影《肖申克的救贖》中的一句臺詞：“希望是美好的，可能是最美好的，而美好的東西永遠(yuǎn)不會消失。”

“看得多遠(yuǎn)，才能走得多遠(yuǎn)?！迸砘蹌僮约旱慕?jīng)歷，正是在高遠(yuǎn)理想的指引下，用百折不撓的毅力于人跡罕至處摘得美麗花朵的歷程。這位來自湖南農(nóng)村的科技工作者，用他不息的腳步，不僅看到了童年書中的世界，還為世界創(chuàng)造著新的知識、新的風(fēng)景。疫情期間，除了一些實驗受條件所限不能如常開展，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊依然堅持在科研的道路上跋涉。