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一路逆襲！從輟學(xué)少年到武大教授，他的故事感人至深！

來(lái)源：科學(xué)10分鐘時(shí)間：2022-01-11 19:25:06 瀏覽：3196次

今年，由《麻省理工科技評(píng)論》評(píng)選出的亞太區(qū)“35歲以下科技創(chuàng)新35人”名單正式發(fā)布。來(lái)自于亞太地區(qū)10余個(gè)國(guó)家的35名獲獎(jiǎng)的年輕學(xué)者，既有各研究單位的科研人才，又有高科技企業(yè)的創(chuàng)新領(lǐng)袖，覆蓋了生命科學(xué)、人工智能、能源環(huán)境、先進(jìn)材料等新興科技領(lǐng)域。其中，陳朝吉，一名年輕的、致力于以天然材料解決可持續(xù)發(fā)展面臨的材料-能源-環(huán)境問(wèn)題的武漢大學(xué)教授，吸引了在場(chǎng)所有人的注意。

圖1：陳朝吉教授在“35歲以下科技創(chuàng)新35人”頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)

“如果沒(méi)有讀書(shū)，現(xiàn)在應(yīng)該在賣豬肉吧……”

會(huì)議期間，陳朝吉在臺(tái)上向眾人展示了自己博士期間及現(xiàn)在的研究課題及成果。落落大方的姿態(tài)、豐厚的科研成果，讓人不由得想象這樣的年輕人來(lái)自于什么書(shū)香門(mén)第。而令人震驚的是，當(dāng)記者好奇地問(wèn)及這位青年學(xué)者的生平時(shí)，陳朝吉笑著調(diào)侃自己：

——“如果沒(méi)有讀書(shū)，現(xiàn)在應(yīng)該在賣豬肉吧……。”

陳朝吉自述出生在廣東雷州海邊的一戶農(nóng)家。由于家庭貧困，他小學(xué)畢業(yè)即輟學(xué)在家，不僅要幫忙干農(nóng)活，還要在海邊撿螃蟹、塑料瓶等補(bǔ)貼家用。

即使輟學(xué)在當(dāng)時(shí)周圍的貧困村莊都較為普遍，陳朝吉也沒(méi)有因此放棄對(duì)讀書(shū)的渴望。偶然得知有一場(chǎng)通過(guò)就可以直接上初三的考試后，他白天幫家里干活，而每個(gè)晚上，就在昏暗的光線下自學(xué)中學(xué)知識(shí)。最后，他成功通過(guò)考試重回校園，并以優(yōu)異的成績(jī)?cè)谥锌记氨惶崆氨Ｋ偷秸拷卸袑?shí)驗(yàn)班免費(fèi)讀高中。

2006年，陳朝吉以優(yōu)異的成績(jī)被華中科技大學(xué)材料學(xué)院錄取。

2010年，他加入材料學(xué)院黃云輝教授課題組，在導(dǎo)師黃云輝教授和胡先羅教授的指導(dǎo)下，直接攻讀博士，開(kāi)始了對(duì)儲(chǔ)能材料和器件的研究。

博士畢業(yè)后，陳朝吉加入華中科技大學(xué)謝佳教授課題組進(jìn)行博士后研究。

再后來(lái)，他又前往美國(guó)馬里蘭大學(xué)帕克分校胡良兵教授課題組進(jìn)行第二期博士后的研究。在這個(gè)木材與纖維素領(lǐng)域著名的課題組中，陳朝吉聚焦木材及纖維素材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及功能化利用，開(kāi)始了他在該領(lǐng)域的探索之旅。

會(huì)中，陳朝吉說(shuō)，他永遠(yuǎn)不會(huì)忘記曾經(jīng)那個(gè)差點(diǎn)就去賣豬肉的少年，感謝曾經(jīng)那個(gè)堅(jiān)定每一個(gè)選擇的自己。

“科技創(chuàng)新35人”獎(jiǎng)項(xiàng)的獲得為陳朝吉帶來(lái)了大量關(guān)注。而實(shí)際早在2018年，陳朝吉就已在科研上漸露頭角，以共同一作的身份發(fā)表了他在《Nature》上的第一篇文章，并接連獲得“2018 R&D 100 Awards”、“馬里蘭大學(xué)2018年度發(fā)明獎(jiǎng)”（為物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域唯一入選）、“2021中國(guó)新銳科技人物卓越影響?yīng)?/strong>”等獎(jiǎng)項(xiàng)。同時(shí)，他連續(xù)入選斯坦福大學(xué)“全球前2%頂尖科學(xué)家”2019年、2020年榜單（位于前0.3%），以及科睿唯安“全球高被引科學(xué)家”2021年榜單（材料科學(xué)領(lǐng)域）。接下來(lái)我們一起來(lái)了解陳朝吉作為核心成員在國(guó)際頂尖期刊上發(fā)表的代表性成果。

超級(jí)木材，媲美鋁合金

2018年2月8日，陳朝吉以共同第一作者的身份（第一作者：宋建偉、陳朝吉、朱書(shū)澤、祝名偉；通訊作者：胡良兵、李騰）在《Nature》上發(fā)表了發(fā)表了題為“Processing bulk natural wood into a high-performance structural material”¹的成果。

該文章報(bào)道了一種簡(jiǎn)單有效的方法，通過(guò)讓天然木材在NaOH和Na₂SO₃的水性混合物中沸騰，去除木質(zhì)素和半纖維素后進(jìn)行熱壓，使細(xì)胞壁完全坍塌，天然木材完全致密，并具有高度排列的纖維素納米纖維。這使得天然木材直接轉(zhuǎn)化為高性能結(jié)構(gòu)材料，其強(qiáng)度、韌性和防彈力增加十倍以上，其拉伸強(qiáng)度達(dá)到587 MPa，可以和鋼材媲美；而比拉伸強(qiáng)度高達(dá)451 MPa cm³/g，超過(guò)幾乎所有的金屬和合金材料，甚至包括鈦合金（244MPa cm³/g）。且該方法被證明對(duì)各種木材普遍有效，可使木材成為低成本、高性能、輕質(zhì)的金屬替代品。論文一經(jīng)發(fā)表，獲得了鎖志剛院士、高華健院士的高度評(píng)價(jià)。

圖2：致密化木材的加工方法及力學(xué)性能

再次刷新人們對(duì)于木頭的認(rèn)知！

而在今年10月，陳朝吉和同事們（第一作者：肖少良，陳朝吉，夏芹芹，劉宇，通訊作者：胡良兵）在《Science》上發(fā)表了題目為“Lightweight, strong, moldable wood via cell wall engineering as a sustainable structural material”²的成果，并被選為當(dāng)期雜志的封面文章。

在這一成果中，作者使用細(xì)胞壁工程將硬木板塑造成多功能三維結(jié)構(gòu)的加工策略。在分解木材的木質(zhì)素成分并通過(guò)蒸發(fā)水關(guān)閉導(dǎo)管和纖維后，通過(guò)快速的水沖擊使部分木材重新膨脹，選擇性地打開(kāi)導(dǎo)管。這形成了一種獨(dú)特的褶皺細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使材料可以折疊并塑造成所需的形狀。由此產(chǎn)生的三維成型木材比起始木材強(qiáng)六倍，可與廣泛使用的輕質(zhì)材料（如鋁合金）相媲美。這種方法大大擴(kuò)展了木材這種可持續(xù)和高性能材料的多功能性，可謂是造出了強(qiáng)度與鋼鐵一樣高，密度卻只有鋼鐵的六分之一的“超級(jí)木材”，使木材成為結(jié)構(gòu)應(yīng)用中塑料和金屬的潛在替代品。

圖3：通過(guò)細(xì)胞壁工程加工策略使木材更堅(jiān)固并可塑造

木材纖維素，助力可持續(xù)發(fā)展

除“超級(jí)木材”外，陳朝吉聯(lián)合同事們（第一作者：夏芹芹，陳朝吉；通訊作者：胡良兵、耶魯大學(xué)姚媛），把木材又玩出了新花樣。相關(guān)論文以“A strong, biodegradable and recyclable lignocellulosic bioplastic”為題，發(fā)表在《Nature Sustainability》上³。該論文報(bào)告了一種簡(jiǎn)便的原位木質(zhì)素再生策略，從木質(zhì)纖維素資源（例如木材）合成高性能生物塑料。在這個(gè)過(guò)程中，天然木材的多孔基質(zhì)被解構(gòu)，形成均勻的纖維素-木質(zhì)素漿液，其特征是再生木質(zhì)素和纖維素微/納米原纖維之間具有納米級(jí)纏結(jié)和氫鍵。由此產(chǎn)生的木質(zhì)纖維素生物塑料顯示出高機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的水穩(wěn)定性、抗紫外線性和更高的熱穩(wěn)定性且對(duì)環(huán)境友好。這種原位木質(zhì)素再生策略為生產(chǎn)堅(jiān)固、可生物降解和可持續(xù)的木質(zhì)纖維素生物塑料提供了簡(jiǎn)便可行的方法，使其可作為石化塑料的潛在替代品。

圖4：原位木質(zhì)素再生法制備木質(zhì)纖維素生物塑料

在這個(gè)木材與纖維素領(lǐng)域著名的課題組中，每有成果產(chǎn)出，立刻就會(huì)受到廣泛的關(guān)注。今年，陳朝吉和同事們（第一作者：Tian Li，陳朝吉；通訊作者：胡良兵）在《Nature》上發(fā)表了題目為“Developing fibrillated cellulose as a sustainable technological material”的綜述論文⁴。該文章綜述了原纖化纖維素，即由纖維素纖維分解成的、其尺寸可以變化與控制的結(jié)構(gòu)塊，在長(zhǎng)纖維、薄膜、多孔膜和凝膠等復(fù)合材料中的應(yīng)用，討論了這些結(jié)構(gòu)的實(shí)際開(kāi)發(fā)的研究方向以及需要克服的挑戰(zhàn)，并強(qiáng)調(diào)了擴(kuò)大材料制造規(guī)模的一些關(guān)鍵問(wèn)題。從化石燃料時(shí)代走向可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)，需要高性能的可再生材料，碳排放低甚至是凈零。纖維素是地球上最豐富的可再生生物聚合物，可期待纖維素作為領(lǐng)先的低維材料之一，以可持續(xù)的方式解決全球水、能源與環(huán)境問(wèn)題的巨大挑戰(zhàn)。

圖5：原纖化纖維素概述

另一篇綜述文章聚焦在木材的結(jié)構(gòu)功能關(guān)系上，以題為“Structure–property–function relationships of natural and engineered wood”⁵發(fā)表在《Nature Reviews Materials》上（第一作者：陳朝吉；通訊作者：胡良兵）。在這篇綜述中，作者說(shuō)明了如何通過(guò)結(jié)構(gòu)工程、化學(xué)或熱改性來(lái)重新設(shè)計(jì)木材，以改變其機(jī)械、流體、離子、光學(xué)和熱特性。這些改性使木材廣泛的應(yīng)用成為可能，包括在高性能結(jié)構(gòu)材料、能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換、環(huán)境修復(fù)、納米離子學(xué)、納米流體學(xué)以及光熱管理方面的應(yīng)用。還強(qiáng)調(diào)了先進(jìn)的表征和計(jì)算模擬方法，以了解天然和改性木材的結(jié)構(gòu)-特性-功能關(guān)系，為仿生合成設(shè)計(jì)提供信息。最后，提供了對(duì)木材研究未來(lái)方向以及工業(yè)化挑戰(zhàn)和機(jī)遇的看法。

“要做實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)品，做有用的科研！”

除上述的三篇正刊文章及兩篇子刊文章外，近幾年來(lái)，陳朝吉在《Nature Communications》、《Science Advances》、《Journal of the American Chemical Society》、《Advanced Materials》等知名刊物發(fā)表第一作者（含共同第一作者）或通訊作者論文80余篇。截止2021年11月，28篇論文入選ESI高被引論文，論文總引用12,000余次，H因子61（谷歌學(xué)術(shù)）。

面對(duì)記者對(duì)科研實(shí)用性的提問(wèn)，陳朝吉回答，“光有理論成果是不夠的。我也一直在思考如何把實(shí)驗(yàn)室的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)品，真正為改善大眾的生活出一份力。”陳朝吉博士長(zhǎng)期從事生物質(zhì)材料（木材、竹材、纖維素、甲殼素等）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能化及高附加值循環(huán)利用方面的研究工作。在造出了“超級(jí)木材”、用于清潔能源存儲(chǔ)的木材基電池及電容器、超薄超強(qiáng)的木材基耳機(jī)聲學(xué)振膜等材料器件后，他懷揣著一名科研工作者不懈追求的理想，帶著豐碩的研究成果回國(guó)，目前任職于武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，希望能做出實(shí)實(shí)在在的產(chǎn)品，為科技做出一點(diǎn)改變。隨著可持續(xù)發(fā)展成為全球性議題，他將目光聚焦于環(huán)境友好型材料的設(shè)計(jì)與研發(fā)領(lǐng)域，以期促進(jìn)邁向碳中和過(guò)程中面臨的材料—能源—環(huán)境問(wèn)題的解決。

34歲的他，成功從輟學(xué)少年逆襲成科研后浪。前方的路還很長(zhǎng)，衷心祝愿他能做出新的突破，實(shí)現(xiàn)科研愿景，為祖國(guó)建設(shè)添磚加瓦。

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文字是人類用符號(hào)記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語(yǔ)言的工具。人類往往先有口頭的語(yǔ)言后產(chǎn)生書(shū)面文字，很多小語(yǔ)種，有語(yǔ)言但沒(méi)有文字。文字的不同體現(xiàn)了國(guó)家和民族的書(shū)面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會(huì)。

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