姜汉卿（左一Q和他在亚利桑那州立大学的团队成员在研制折叠甉|?受访者供?/span>
q日Q西湖大学二h再迎新团队入驻，来自国亚利桑那州立大学的教授姜汉卿?qing)其团队正式加盟西湖大学工学院?/span>
在加入西湖大学前夕Q基于将“硬薄膜与Y基底l合Q探索了该结构在大变形时的后屈曲Ҏ(gu)，q将其应用在很多领域”的开拓性A(ch)献，姜汉卿刚刚获得美国机械工E师协会(x)颁发的伍斯特·里d·华纳奖章?/span>
该奖于1930q首度颁发，每年仅颁l一位对工程文献有杰A(ch)献的U学ӞC应用力学之父铁木辛柯也曾获得该奖章?/span>
实际上，姜汉卿的贡献q不止这一个领域。他是一名善于跨界创新的“高手”?/span>
来自折纸艺术的灵?/span>
姜汉?span lang="EN-US">2001q博士毕业于清华大学力学p，2006q进入美国亚利桑那州立大学，2016q获得正教授职位。他n于固体力学领域，师从清华力学泰斗、中国科学院院士黄克智，之后从力学研I跨界到材料学研IӞ主要从事柔性电(sh)子与?span lang="EN-US">/异质性材料研I?/span>
q样一位脑z大开的创新者，?x)给Z带来怎样的惊喜？
2012q_(d)姜汉卿在学术休假期间拜访了一位数学领域的朋友Q正巧那位朋友在研究折纸Q看g力学无关Q却犹如掉落在牛头上的Ҏ(gu)Q瞬间激发了姜汉卿的灉|。“如果把折纸艺术q用到柔性电(sh)子材料中Q把q种材料折叠成很一块，却能展开到很大的面积Q会(x)发生怎样有趣的事Q?/span>
很快Q他的研I团队将注意力集中在如何在机械超材料领域引入折纸概念的研I工作上。所谓机械超材料是指q自然形成Q而是Zؓ(f)构造的材料l构Q材料的性能不依赖于材料的分子结构或者晶体结构本w，主要依赖于其_y的构型里面的l构l节?/span>
通过学习(fn)折纸与剪U艺术，他们构造锂甉|需要的装材料、电(sh)极材料及(qing)隔膜切割成相同Ş状但不同大小的图案，然后堆叠在一赯行整体封装，装后通过折纸中采用的旋{和折叠方式最l成型。如此一来，它便可以在面U上实现十几倍的反复拉、弯曲和扭{Q同时电(sh)池容量和输出功率保持不变?/span>
q样的折叠电(sh)池非帔R合集成在智能穿戴设备狭且形状不规则的I间中，可以用于手环、柔性手机、心率追t器{各U需要柔性拉伸的可穿戴电(sh)子品，在羃?yu)?sh)池空间的同时Q大q度廉使用旉?/span>
为锂金属甉|巧妙解压
W二个天马行I的故事也来自于我们的日常生zR?/span>
很多人知道，l手机充甉|Q因Z用不当或者服Ҏ(gu)间过长，有时候电(sh)池会(x)膨胀发生变ŞQ甚至爆炸。对此，Z的选择往往是换甉|Q或者换手机。而出w于力学领域的姜汉卿Q却看到了不一L(fng)问题Q有变Ş׃定有力学问题?/span>
事实上，q正是锂金属甉|技术的一大壁垒。锂金属在用作电(sh)池的x或负极时Q表面会(x)生长出针状物Q出C可控的锂枝晶Q引h害的副反应而降低能量密度，严重时会(x)D甉|短\Q进而引发火灾或爆炸?/span>
当众多科学家试图从材料或?sh)化学的角度来解册个问题时Q姜汉卿和他的研I团队却另辟y径Q从机械工程的角度来L解决Ҏ(gu)?/span>
城市路面的水泥地Q隔一D距d?x)留一条缝隙，因ؓ(f)水惔的膨胀pL比较大。天热的时候，没有I隙的水泥膨胀后会(x)断裂Q导致\面破?/span>
如果在水泥块之间加个木条呢？水惔受热膨胀时就?x)挤压木条，而不?x)轻易断裂?/span>
姜汉卿团队借鉴q个Ҏ(gu)Q用三维聚二甲基氧烷层作ؓ(f)甉|中锂金属x的基体材料，有效地抑刉枝晶的Ş成，从而大大地廉甉|寿命Q减安全隐(zhn)?/span>
q不仅对锂离子电(sh)池和锂空气电(sh)池有意义Q对其他金属x甉|也有很大的意义。因为几乎所有用作电(sh)池阳极的金属都会(x)产生枝状晶体Q比如锌、钠和铝甉|{?/span>
可以吃的储能器g
“可以吃的储能器件”，q算得上姜汉卿最妙趣横生的研I之一?/span>
柔性电(sh)子材料的出现Q让可穿戴和可植入的?sh)子讑֤逐渐走进Z生活当中Q给Z带来极大的便利。如果电(sh)子设备可以“吃q去”，那会(x)发生哪些我们意想不到的应用场景？
姜汉卿脑z大开Q利用生zM可以食用q且q具有电(sh)子性能的食材，比如、芝士、食用金银箔(dng)Q制作出了可以食用的?sh)容器?/span>
q样的超U电(sh)容器可以吃，q可以被消化Q那么就可以用来Z些微的仪器讑֤供电(sh)Q用于检h体内部的生理状态，避免侵入式检查给(zhn)者带来的痛苦和不适?/span>
比如Q胃食管反流是困扰许多人的疄之一。大部分ȝ都是Ҏ(gu)l验l药Q剂量ƈ不精准。姜汉卿利用可食用电(sh)子材料开发了一N度胶囊Q?zhn)者只要服用胶囊其进入胃部，便可以实时监胃酸ƈ通过无线?sh)信号反馈。一D|间以后，它便?x)被胃酸消化掉?/span>
如果有更多这L(fng)?sh)子器g以恰当的方式植入或进入h体，未来实时诊疗?sh)子器g可能大有作为，人类对于自n的认识也被无限扩展?/span>
要做最好的研究
姜汉卿到西湖大学报到的那天，杭州正是阴雨蒙蒙Q但他却意兴盎然。在解除隔离后，他立卌赴学校，背着行囊跟着助理Q去一个个办公室“串门”?/span>
在此之前Q他已经提前加入工学院的PIQ课题组l长Q群Q隔L间就在群里找天，发现很多可能的合作机?x)，以期做更多、更有意思的学科交叉研究?/span>
比如折叠甉|Q加入西湖大学后Q他xq种材料与机器hl合h。“机器h有非常坚的工业机器人，也有非常柔Y的硅胶机器h。而折U有很好的性能Q这个材料可能很软，但是折叠完之后可能会(x)变得很硬Q基于折U结构的机器人就可以随时调节软硬E度。?/span>
另外一个学U融合的方向是把力学和数据科学结合v来。与姜汉卿一起回国的其亚利桑那州立大学团队中的博士后研究员吴玲玲认ؓ(f)Q将力学与数据科学交叉融合，是未来机械材料的重要研究方向?/span>
在姜汉卿眼里Q学问有很多U做法，每个领域都有各自的特点，没有高低之分Q只跟兴有兟뀂“有人愿意做非常深入、细致的工作Q也有h喜欢跨多个领域开展比较开放性的工作Q我偏重于后者。”回到国内，他更惛_分发挥国内的q_优势Q从U学研究的兴发源，C品化工程落地Q实C实验室到癑֧家庭的完整过E?/span>
但不如何跨界，有一个原则不?x)变Q就是姜汉卿l常对学生说的，要做最好的研究Q不要只想着针对某个问题发文章。“科研需要创斎ͼ要有societal impactQ社?x)?jing)响）(j)Q要对这个社?x)真正有贡献。?/span>
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