人物||侯旭:用液體造門,引爆全球化工行業

人物||侯旭:用液體造門,引爆全球化工行業

在2020年10月第三屆世界頂尖科學家論壇上,一位中國年輕科學家成為論壇最靚的崽,一眾諾貝爾獎、圖靈獎獲得者及院士們等全球最強大腦為之打卡。他就是榮獲2020年全國創新爭先獎、中國科學院院長獎的青年科學家侯旭,他的液體門控技術,被國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)列為2020年化學領域十大新興技術,科學家們一致認為液體門控作為一項顛覆性的科學技術,將引領材料科學的發展,使化工行業發生深刻變革。

人物||侯旭:用液體造門,引爆全球化工行業

01 | 液體門控技術

納尼?“液體門”?就是花果山的水簾洞一樣的門嗎?恭喜你,答對一小半,兩者原理基本相同,但功能作用卻大相徑庭。“液體門”又稱液體門控技術,主要應用在膜材料上,以過濾與分離各種流體。這種技術也廣泛應用在醫學材料、化學感測檢查、生物3D列印和微流控晶片等領域,已成為“聯合國的可持續發展目標6”的重要支撐技術。

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02 | 液體門的原理

介紹之前先插個廣告科普一下,世界可分為宏觀世界和微觀世界,我們裸眼可見的皆為宏觀世界,透過顯微鏡觀察到的為微觀世界。順便劇透一下微觀世界的生物是發現不了我們的,當然你也別洋洋得意,說不定在宇宙中還有一個超級宏觀世界的生物也在拿顯微鏡偷窺我們,要不然宇宙如此宏大,隨便到一個星系都要飛行幾萬年以上。有點跑題了,下次專門談談這個話題。

言歸正傳,宏觀世界上的門基本上都是固體的,像柴門、鋼門、閥門等等,但微觀世界的門卻形態各異,最常見的就是一些固體膜材料的分子層。比如口罩中間的那層熔噴布就是微觀中的“門”,戴上後能擋住細小病毒進去。不過這種固體門也有幾個致命的問題:一是有點死腦筋也就是一根筋,不能根據需要自動開啟或關閉;二是它不能阻擋更微小的物質,像氣體分子就可如嶗山道士一樣輕鬆穿越;三是這種“門”的縫隙口在那些更細小物質穿過時,常常把它們中的“胖子”卡住了,讓其進出不得,久而久之,“胖子”堆積如山,膜材料就會被汙染或堵塞,這也是我們在汙水處理、空氣淨化、海水淡化中經常碰到的難題。

侯旭發明的“液體門”是流動性的,因此它的表面達到分子級的光滑,整個表面沒有任何縫隙。關上液體門城裡的衝不出來,城外的也殺不進來,開啟門暢通無阻,不留殘渣,人畜無害。而且‘液體門’對壓力很敏感,靈敏度非常高,開關迅速自如。

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03 | 液體門控技術的突破

侯旭是怎麼突破液體門控技術的呢?鮮花和掌聲背後必定是艱辛和汗水,在發明液體門技術的時候,他也曾遇到很多瓶頸,多次試驗沒有成功。侯旭愛看科普內容的電視,從中獲取靈感。有天他看到一段介紹關於肺怎麼呼吸的影片時,突然茅塞頓開,想到了用液體做“門”的巧妙辦法。動物的肺裡有一種由液體填充的組織肺泡,肺泡上的孔可根據外界壓力變化而張縮,形成可開關的孔道。當壓力較小時,液體充滿肺泡上的孔道將其密封,當壓力較大時,液體密封“門”就會馬上開啟,在液體“門”開啟和關閉之間,肺泡中的氣體便可通行或阻擋。侯旭受此啟發,提出了“液體門控”概念。

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04 | 液體門控的應用

液體門的應用非常廣泛,說多了要穿越很多行業領域,比較燒腦,就鼓搗個高深一個的栗子吧,講講用液體門控做的醫用導管。所謂醫用導管就是插入人體的柔軟管道,一般用於微創式醫療器械植入或者液體引流,如導尿管、血透管等等。傳統導管效能單一,像冷冰冰的單身狗一樣,不會與對方溝通,植入後與人體環境不來電,而且還容易引起的血栓、感染等問題。液體門控做的導管,當內外壓差變化時,門控液體可動態變化,不同於傳統醫用導管的藥物只能從埠進末端出,門控液體導管能根據人體環境變化而變化,並且具有抗凝血功能。一句話,液體門導管能與人體環境交流並做出調整,具有一定的智慧性。

科技改變世界,中國科技也開始擁有改變世界的力量,相信有一天,中國也會站在科學的前沿,引領世界科技的發展。