人物介绍
石烨，ZJUI助理教授、研究员，本科和硕士毕业于浙江大学高分子科学与工程专业，导师为陈红征教授；博士毕业于德克萨斯大学奥斯汀分校材料科学与工程专业，导师为余桂华教授。在加入ZJUI之前，石烨先后在加利福尼亚理工学院（Caltech）和加州大学洛杉矶分校（UCLA）担任博士后研究员，分别与茱莉亚·格利尔（Julia Greer）教授和裴启兵教授合作。石烨的研究兴趣集中于新型介电弹性体和功能水凝胶材料的开发以及它们在软体致动器、软体机器人、能源转化储存和可穿戴设备中的应用。他已经在包括《科学》(Science)《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology )《自然·通讯》(Nature Communication)等国际主流期刊上发表了超过30篇论文。他特别追求将科研成果进行商业化应用。
今年7月，石烨以第一作者身份在国际著名期刊《科学》在线发表了题为《A Processable, High-performance Dielectric Elastomer and Multilayering Process（一种可加工的高性能介电弹性体和多层工艺）》的研究论文。该文介绍了新型高性能介电弹性体材料的合成以及叠层器件制备新工艺（下图），为人工肌肉研究带来新突破。文章通讯作者为UCLA裴启兵教授。
▲ 介电弹性体人工肌肉材料示意图
作为浙大人，他早已深受求是精神的浸润与感召，石烨说，“竺可桢老校长说过，求是的路径，中庸说得最好，就是‘博学之、审问之、慎思之、明辨之、笃行之’。这句话一直成为我科研路上的灯塔，指引我不断前行”。他本科刚开始做科研时，总认为根据文献所说的方法或思路，一定能达到相应的结果。那时，他总是蒙头对着文献按部就班，不会去深究为什么要这么做，也不去反思实验结果与文献报道不同时的真正原因。后来，经过导师陈红征的悉心指导以及师兄师姐们的帮助，他才明白在科研中“审问之、慎思之、明辨之”的重要性。如今，他也把自己多年来对求是精神的体悟传承给自己的学生，“对待文献必须拿出批判的精神，以求是的态度分析实验得到的结果。在遇到结果与文献不同时，必须仔细分析整个实验过程、实验条件，同时要‘博学之’，找更多的相关资料来佐助分析，最后得出相对科学的结论。”
问及为什么会放弃海外丰富的机会选择回国，石烨说，“其实我从出国之前就有回国的信念，并且立志回到浙大工作。一方面是由于我对家乡杭州的深厚感情，另一方面是我对母校浙大的热爱。”浓浓求是情是多年来令他无法忘怀的珍贵记忆。出国后，石烨更加坚定了要回国的想法。他说，对比国外名校，浙大同样拥有一流的环境、顶级的科研设备、浓厚的学术氛围、充足的国际交流；此外，浙大还能提供国外高校无法提供的机会，比如直接参与祖国的建设、与中国企业的直接合作以及培养中国顶尖学生。“作为一个中国人，想回国建设的信念就像那一抹中国红，日日夜夜烙印在心头。不仅仅是我，我想也是多数海外学子魂牵梦萦的执着”，石烨说，“我曾和一位美籍友人兼合作者介绍过我毕业于浙大，他听完就说他知道浙大，也知道杭州这个城市，杭州和浙大都太美了，他表达了希望能在这样的环境里做自己喜欢的事的强烈愿望。他也完全道出了我的心声，能在浙大做自己喜欢的科研和教育，何其乐哉。”
谈到国际校区的工作体验，石烨说：“我在校区的科研工作刚刚起步。这边比较特别的是，筹建实验室需要亲力亲为。另外挺有意思的一个地方在于，老师们和本科生的交流很多，可以吸引更多本科生参与到我的科研中。” 谈到日常生活时，他提到：“校区的硬件设施都很好，用起来很爽。最大的体会是这边比较扁平化，行政人员、教师、学生都生活在校园里，平时有很多机会碰面、交流。和我之前待过的Caltech很像，校园不大，大家接触交流的机会多，能和不同领域、专业的专家交流想法，探讨科学问题。”
石烨在研究介电弹性体时曾遇到一个不小的困难：如何将弹性足、厚度薄、表面粘的薄膜一层一层完美地叠起来，没有气泡或者褶皱。你一定想不到，最后解决方案的灵感，就来源于手机贴膜。“当时我从网上找了许多手机贴膜的视频，观察他们贴膜的手法，想看看他们是如何避免气泡和褶皱的。同时我也思考了手机屏幕以及保护膜两者力学性质上的不同。”石烨通过仔细观察手机贴膜的过程，开发并改进了项目组的叠层方法，解决困扰介电弹性体研究领域的一个长期难题。
介电弹性体（dielectric elastomer，DE）拥有形变大、能量密度高、响应速度快等优势，从而作为人工肌肉材料被广泛研究和应用。介电弹性体致动器（dielectric elastomer actuator，DEA）由介电弹性体薄膜和上下两层可拉伸电极构成。在施加电压后，电极间由于静电作用产生Maxwell应力，从而挤压弹性体薄膜产生驱动应变。
石烨等人合成了一种新型高性能介电弹性体（PHDE）针对目前常见的两类介电弹性体材料缺陷，通过采用链长显著不同的两种交联剂，合成了具有双峰分布的弹性体网络（下图）。这种材料就像 “如意金箍棒”一样在电刺激下能屈能伸。此外，石烨等人在弹性体网络中额外引入少量的氢键，降低了材料的粘弹损耗，使其响应地更快。
▲ PHDE具有双峰网络分布，在在无需预拉伸的情况下达到了190%的最大面积应变，而且在2Hz频率下仍能保持110%的应变
受到手机贴膜过程启发，石烨在实验中利用了两种具有不同力学性质的材料作为基底，在上面制备了弹性体膜，并通过与贴膜相似的手法成功得到了叠层介电弹性体器件。他们进一步开发了一种干叠法工艺，制备叠层DEA（下图1）。相比传统的湿叠法，该方法具有效率高、可大面积生产、良率高、性能损失小等优势。通过干叠法制备得到的10层DEA在2Hz驱动频率下能达到110%的面积应变，在20Hz下仍能保持60%的应变。基于高性能叠层DEA，石烨等人成功制造了蜘蛛型致动器和多功能管状致动器（下图2），展现了PHDE及其叠层器件在柔性机器人、生物医疗器件、可穿戴器件等众多领域的广泛应用前景。
▲ 通过新型干叠法工艺制备得到的叠层DEA
▲ 基于PHDE叠层DEA的蜘蛛型致动器和多功能管状致动器
“我认为科研中很重要的一点就是要勤于思考、善于思考、学会规划。”作为一名材料化学研究者，石烨的研究工作离不开实验，他说，“我不一定会花最多时间在实验上，但我一定会花许多时间在思考上。每晚睡前躺在床上时，我都会把当天的实验结果思考分析一遍，同时规划好第二天的实验细节，像放电影一样在脑海里过一遍。”博士和博后期间，通常下午五六点就下班回家了，但他会在照顾孩子、洗澡等各个生活环节中思考科研工作。通过思考，石烨做实验的效率大大提高了。
这个思考的习惯在疫情期间，更是为他带来了巨大的帮助。科研攻坚阶段，UCLA实验室虽然解封，但仍限制了每间实验室同时工作的人数。直到回国前，他每天只能在实验室工作半天。这对于依赖实验的材料化学研究工作是很大的挑战。石烨回忆说，“我需要在半天内完成材料的准备、器件的制备和相应的测试。如果不能一次性完成这些步骤，我则需要规划好大量样品的标记和保存。如没有多年来养成的思考和提前规划的习惯，我的科研工作可能无法如期推进。”
对于未来的发展，石烨说：“我对自己的规划是做好科研，研究自己感兴趣的问题。同时，也要上好课，做一名优秀的老师。我认为国际校区未来会成为中西方科学思想交流碰撞的一个重要的地方，也会是培养具有综合、交叉思维的优秀大学生的重要基地。”
（文｜张旖 杨玉琛 肖雁；图｜受访者供稿；图文编辑 | 张子轩 孙晓蕾；责任编辑 | 薛倩）