【榜样】俞书宏:不跟风的仿生材料界“大师”

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2021-05-27

  他的研究灵感皆取之于自然  俞书宏长期从事无机合成化学研究。

近年来,他建立了人工仿生合成珍珠母、人工木材等多级结构材料的合成方法,阐释了其生长机理,发现了无机仿生材料跨尺度合成的新途径,在无机化学领域取得突出成就。

  在俞书宏的办公桌上,有一处地方显眼地摆放着天然的贝壳、蝴蝶标本。 对于俞书宏而言,大自然就是赋予他科研灵感的缪斯女神。   天然贝壳珍珠母,具有超乎想象的机械强度和韧性,但如何仿生制备人工珍珠母,是一个世界公认的难题。 2016年,参照软体动物合成天然珍珠母的砌墙式策略,俞书宏和团队提出一种新的“组装与矿化”合成方法,从源头模仿天然贝壳珍珠层的形成过程和化学组分,在世界上首次成功矿化合成了人工珍珠母。 这种仿珍珠母材料的化学组分、结构,与天然珍珠母相似,力学性能相当,密度更低,具有优越的抗断裂性能。

  天然珍珠母只是第一步,俞书宏说,自己下一步的目标是合成人工珍珠。 “自然形成的珍珠至少需要2年时间,但是运用仿生合成手法,7—10天就可以做出珍珠。 ”  其实贝壳和珍珠的主要成分都是碳酸钙,钙也是构成骨骼、牙齿的重要成分。 俞书宏说,他和团队正在尝试攻克仿生人工骨骼和人工牙齿的研究,并已经和省内几家医院展开相关合作。

“如果试验成功,有望高度重现骨骼的强度和韧性,有效避免材料植入人体的排异反应,改变这一材料依赖进口的局面。 ”  受北极熊毛发中空结构的启发,俞书宏团队成功研制出一种新型轻质保温隔热材料,未来有望在建筑和航空航天领域广泛应用。 模仿竹节的结构,他们团队设计了一种“脉冲式轴向外延生长”方法,成功制备出纳米“竹子”,这种新型半导体纳米材料可以将太阳能制氢效率提高一个数量级,为开发新型高效太阳能制氢材料提供了新途径。

  俞书宏透露,近期,他和团队研究人员发展了一种新型纳米纤维仿生结构材料的制造方法,成功研制了一类基于天然纳米纤维素的高性能仿生结构材料。 其密度仅为钢的六分之一,而比强度、比韧性均超过传统合金材料、陶瓷和工程塑料,这种新型全生物质仿生结构材料综合性能突出,在轻量化抗冲击防护及缓冲材料、空间材料、精密仪器结构件等应用领域将具有广阔的应用前景。

  近20年来,俞书宏还曾3次荣获国家自然科学二等奖,其中2次是以第一完成人身份获奖。

2018年,他还摘得安徽省重大科技成就奖。