黄嘉兴在美国西北大学实验室工作。受访者供图当你把玩一根玩具软铅笔,你有没有想过这种铅笔为什么折不断?又能想到可以用这种笔直接画出有毒化学气体的监测器吗?当你在玩橡皮泥,或更流行的超轻粘土,你会把这个有趣的捏合过程,“嫁接”到石墨烯身上吗?这些都是黄嘉兴课题组在过去数年中“发明”的,在他们的实验室里,如此有趣的发现还有许多。
8月2日,原就职于美国西北大学材料系的黄嘉兴,正式加入西湖大学工学院,任材料学讲席教授。与其说,是我们透过与他的对话,试图张望材料学世界的一隅;倒不如说,是他将探索材料世界的美妙铺陈在我们面前。
从生活中捕捉灵感,在实验室里做出来:这是一条简单的方法论,却也不是能轻易做到的。连黄嘉兴都说,自己也还在将其训练成为本能的过程中。
2018年,黄嘉兴课题组展示了基于石墨烯的黑色染发剂,将其涂在头发上,就能形成一层微米级的黑色薄膜。与传统的小分子染料相比,这种“二维色素”的好处很多:一方面,它的颜色足够深,不需要高浓度使用;另一方面,它只是附着在头发表面,不需要打开角质层进入头发内部。而与色素颗粒相比,又软又薄的石墨烯片粘附性更强,不需要涂很厚。同时,由于石墨烯的导电性,这种染发剂还能改善静电对发型带来的困扰。
黄嘉兴对石墨烯材料的兴趣,并不是基于那些为人熟知的光电、力学等方面的优异性质,反倒是氧化石墨烯薄片——这个石墨烯家族里一开始不太受重视的一员,其本身的基础结构令他着迷。这是一种又像分子、又像颗粒的东西,纵向尺度上只是一个单一的原子层,横向尺度上很方便地就能达到数十微米,这么不同的尺度结合在一个结构单元里,而且用六七十年前的老办法就可以大量制备。
2020年初,新冠疫情在中国肆虐,面对突如其来的陌生病毒,恐慌的情绪在人群中蔓延。有人问他:“黄教授,这波疫情你怎么看?”他一下被问懵了。在学术圈外的人看来,当认知的盲区暴露在眼前,大学教授总能知道得多一些。黄嘉兴也被这样的想法所裹挟,但对病毒的一无所知让他觉得沮丧,他发现自己“甚至都没有能力形成一点看法”。干脆,他买了一本病毒学入门的课本来看,也辗转联系了一些国内传染病专业的医生请教。
不久前,黄嘉兴结束了“14+7+7”的集中与居家隔离,走进西湖大学云栖校区。这不是他第一次来到这里——2019年10月,他作为美国西北大学材料学系的教授,应邀主讲一场西湖名师论坛。也是在那时,他收到了来自西湖大学校长施一公的邀请,邀请他全职加入西湖大学。黄嘉兴选择西湖大学的一个重要原因是这里充满活力、思想开放而又积极进取,甚至还带点浪漫色彩的青年特质。