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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！
    來源：科學(xué)10分鐘 時間：2022-01-11 19:25:06 瀏覽：2346次


    今年，由《麻省理工科技評論》評選出的亞太區(qū)“35歲以下科技創(chuàng)新35人”名單正式發(fā)布。來自于亞太地區(qū)10余個國家的35名獲獎的年輕學(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)境問題的武漢大學(xué)教授，吸引了在場所有人的注意。
    圖1：陳朝吉教授在“35歲以下科技創(chuàng)新35人”頒獎現(xiàn)場
    “如果沒有讀書，現(xiàn)在應(yīng)該在賣豬肉吧……”
    會議期間，陳朝吉在臺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自于什么書香門第。而令人震驚的是，當(dāng)記者好奇地問及這位青年學(xué)者的生平時，陳朝吉笑著調(diào)侃自己：
    ——“如果沒有讀書，現(xiàn)在應(yīng)該在賣豬肉吧……?！?/strong>
    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、塑料瓶等補貼家用。
    即使輟學(xué)在當(dāng)時周圍的貧困村莊都較為普遍，陳朝吉也沒有因此放棄對讀書的渴望。偶然得知有一場通過就可以直接上初三的考試后，他白天幫家里干活，而每個晚上，就在昏暗的光線下自學(xué)中學(xué)知識。最后，他成功通過考試重回校園，并以優(yōu)異的成績在中考前被提前保送到湛江市二中實驗班免費讀高中。
    2006年，陳朝吉以優(yōu)異的成績被華中科技大學(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，開始了對儲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)謝佳教授課題組進行博士后研究。
    再后來，他又前往美國馬里蘭大學(xué)帕克分校胡良兵教授課題組進行第二期博士后的研究。在這個木材與纖維素領(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)計及功能化利用，開始了他在該領(lǐng)域的探索之旅。
    會中，陳朝吉說，他永遠不會忘記曾經(jīng)那個差點就去賣豬肉的少年，感謝曾經(jīng)那個堅定每一個選擇的自己。
    “科技創(chuàng)新35人”獎項的獲得為陳朝吉帶來了大量關(guān)注。而實際早在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”（為物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域唯一入選）、“2021中國新銳科技人物卓越影響?yīng)?/strong>”等獎項。同時，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）。接下來我們一起來了解陳朝吉作為核心成員在國際頂尖期刊上發(fā)表的代表性成果。
    超級木材，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。
    該文章報道了一種簡單有效的方法，通過讓天然木材在NaOH和Na2SO3的水性混合物中沸騰，去除木質(zhì)素和半纖維素后進行熱壓，使細胞壁完全坍塌，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，其強度、韌性和防彈力增加十倍以上，其拉伸強度達到587 MPa，可以和鋼材媲美；而比拉伸強度高達451 MPa cm3/g，超過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價。
    圖2：致密化木材的加工方法及力學(xué)性能
    再次刷新人們對于木頭的認知！
    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)素成分并通過蒸發(fā)水關(guān)閉導(dǎo)管和纖維后，通過快速的水沖擊使部分木材重新膨脹，選擇性地打開導(dǎo)管。這形成了一種獨特的褶皺細胞壁結(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，可謂是造出了強度與鋼鐵一樣高，密度卻只有鋼鐵的六分之一的“超級木材”，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：通過細胞壁工程加工策略使木材更堅固并可塑造

    木材纖維素，助力可持續(xù)發(fā)展

    除“超級木材”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。該論文報告了一種簡便的原位木質(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。在這個過程中，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械強度、優(yōu)異的水穩(wěn)定性、抗紫外線性和更高的熱穩(wěn)定性且對環(huán)境友好。這種原位木質(zhì)素再生策略為生產(chǎn)堅固、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)的實際開發(fā)的研究方向以及需要克服的挑戰(zhàn)，并強調(diào)了擴大材料制造規(guī)模的一些關(guān)鍵問題。從化石燃料時代走向可持續(xù)發(fā)展的未來，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，作者說明了如何通過結(jié)構(gòu)工程、化學(xué)或熱改性來重新設(shè)計木材，以改變其機械、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。還強調(diào)了先進的表征和計算模擬方法，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)計提供信息。最后，提供了對木材研究未來方向以及工業(yè)化挑戰(zhàn)和機遇的看法。
    “要做實實在在的產(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，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)）。
    面對記者對科研實用性的提問，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驗室的科研成果轉(zhuǎn)化為實實在在的產(chǎn)品，真正為改善大眾的生活出一份力?！?/strong>陳朝吉博士長期從事生物質(zhì)材料（木材、竹材、纖維素、甲殼素等）的結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能化及高附加值循環(huán)利用方面的研究工作。在造出了“超級木材”、用于清潔能源存儲的木材基電池及電容器、超薄超強的木材基耳機聲學(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，目前任職于武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，希望能做出實實在在的產(chǎn)品，為科技做出一點改變。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)計與研發(fā)領(lǐng)域，以期促進邁向碳中和過程中面臨的材料—能源—環(huán)境問題的解決。
    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，衷心祝愿他能做出新的突破，實現(xiàn)科研愿景，為祖國建設(shè)添磚加瓦。

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    12條評論
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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具?，F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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