生命科学 医学科学 化学科学 工程材料 信息科学 地球科学 数理科学 管理综合
 
作者:高彤 来源:科学时报 发布时间:2011-3-4 7:34:36
立足北航特色 加强基础研究
——记北京航空航天大学教授郑咏梅

 
2010年2月,以北京航空航天大学教授郑咏梅为第一完成人的论文——《蜘蛛丝的方向性集水效应》成为国际权威刊物《自然》的封面报道,《自然》新闻网、英国广播公司新闻网、俄罗斯科学网等国际媒体对该项研究进行了广泛宣传。世界范围的研究专家都对该工作的意义给予了极大关注。同时,这篇论文对郑咏梅所在的学校来说也具有开拓性意义:这是该校关于仿生学研究首创的高影响力学术论文,将为北航新学科的发展奠定坚实的基础。
 
神奇的科学探索
 
“我们要把人生变成一个科学的梦,然后再把梦变成现实。”上世纪,居里夫人用这句话来表明自己心向科研的心志;现如今,郑咏梅也以对自然奥妙的强烈探寻欲望,从事着一系列神奇有趣的科学研究。
 
蜘蛛丝的集水效应
 
湿漉漉的清晨,明亮的露珠挂在蜘蛛丝上,体积远大于蜘蛛丝的直径,其奥妙何在?郑咏梅通过潜心研究揭示了蜘蛛丝的集水效应机理,并取得重大突破。她发现筛器蜘蛛的捕捉丝在遇到雾而润湿时,能通过表面能量梯度和曲率梯度产生拉普拉斯压差,协同作用到小尺度液滴上,从而达成超强的水收集能力。该研究从微纳米层次上揭示了蜘蛛丝集水“多协同效应”机制,并通过设计人造蜘蛛丝,实现了小尺度液滴的方向性驱动。这项研究为环境集水建设提供了一个新的思路,启发科学家们设计大规模人造纤维网,用以收集空气、雾气中的水分,解决水资源缺乏地区或空间环境的用水问题等。
 
蝴蝶翅膀的特殊浸润性
 
“蝴蝶效应”是大家所熟悉的:一只蝴蝶在加勒比海轻轻地扇动翅膀,却能引起大洋彼岸一阵滔天巨浪,神奇吗?而郑咏梅则通过对Morpho蝴蝶翅膀特殊浸润性的研究,探寻其在斥水特性方面的神奇机理,揭示蝴蝶翅膀特殊的微/纳米复合的异性结构导致了可逆的不对称的黏滞特性,能够控制小水滴在三相界面的接触状态,因而有效地控制水滴的运动方向,引导水滴的方向运动。这个发现打开了对取向微纳米结构的一个崭新的认识和深入的理解,为仿生研究中设计功能结构的超疏水表面,提供了一个有价值的参考和基本模型。该工作在材料、微流控、生物工程,器件等领域均具有一定的指导意义和科学意义。
 
荷叶的微观浸润性
 
“出淤泥而不染,濯清涟而不妖”,尽管人们很早就知道荷叶有“自清洁”效应,但是一直无法了解荷叶表面的秘密。郑咏梅研究了荷叶的微观浸润性,在微纳米层次上,揭示了液滴怎样在疏水表面的微纳米结构上产生动态悬浮,进而实现宏观可观察到的超疏水现象的机理。首次在环境扫描电子显微镜里原位观察了这个过程。经过进一步的观察,揭示了这种悬浮液滴的现象主要归因于乳突表面纳米结构在空间形成了浸润性梯度。这个梯度能够导致不同的拉力作用于长大的液滴,从而使液滴产生一个向乳突顶端移动的趋势。这个发现对荷叶在自然环境下形成露珠并具有自清洁的功能的理解有重要的科学意义。
 
畅想仿生插上“飞翔翅膀”
 
“源于自然超越自然”,这是郑咏梅科学系列研究的特点。虽然取得了多项重大研究突破,但她心中期待一个梦想:将自己所取得的成果应用到航空航天领域,为科学插上“飞翔翅膀”。
 
为此,郑咏梅对未来的工作进行了畅想:立足于学校特色,积极开展科学探索,为学科的基础研究创出成绩。“我还要不断地努力学习,将我的研究融入北航特色,融入到航空航天及空间建设的特色学科之中。”她如是说。
 
郑咏梅表示:能迈入世界学术领域前沿研究之列,是件很欣慰的事情。她将负重前行,以期更大的收获。(高彤)
 
《科学时报》 (2011-3-4 A7 综合)
发E-mail给: 
    
| 打印 | 评论 | 论坛 | 博客 |

小字号

中字号

大字号