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孙立东:微观世界“粉刷匠”
2019-01-23 09:25:04 来源: 科技日报
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       给直径不足10毫米的钛管、微米级的多孔钛微通道刷上涂层,这样的精细活儿就是孙立东的工作。长久以来,在如此狭小的空间实现涂层覆盖,是一道世界难题。不过,这样的难题已经被这位重庆大学材料科学与工程学院教授及其团队攻克了。这也是世界上首次在微孔通道中实现涂层的全覆盖。

      刷上涂料后的多孔钛可变身为净化器,管壁上的涂层能降低管内液体的流阻,防止生物污染。

      近日,孙立东课题组又传出好消息。他们在钛管功能化应用领域取得重要进展,首次开发出基于钛管的光电—光热转换能源的一体化器件,相关成果于近日在《纳米能源(Nano Energy)》期刊在线发表。

      潜心4年,攻克涂层制备难题

      在课题组实验室,孙立东向科技日报记者展示了神奇的一幕。

      一根直径仅3毫米的钛管,向其一端连续滴入数滴水,受流阻影响,水不会从另一端滚落出来。不过,换另一根外观相似的钛管,仅向其中滴入一滴水,水滴瞬间从另一端滑落而出。

      “这是因为管壁内表面制备了超疏水涂层——纳米管涂层。”孙立东说,这是一种基于荷叶效应的超疏水仿生涂层。钛管金属强度高、耐蚀性好,因而被广泛应用于航空航天、海水淡化等领域。在钛管内表面制备纳米管涂层,可降低界面流阻、提高热交换率、防止生物污堵。

      不过,要想在直径仅1到10毫米的管道内实现涂层均匀制备,可不是件容易的事,长久以来这都是一道国际难题。

      为攻克此难题,孙立东带领团队在国家自然科学基金的支持下,开展了为期4年的研究,研发出静态、动态同轴阳极氧化法,在直径1到10毫米、长10到1000毫米的大尺寸、小管径钛管内实现了涂层的均匀制备。

      同时,孙立东还带领团队攻克了微米级油水乳液分离难题。长期使用的传统分离方法,仅适用于油滴直径较大的情况;当油滴直径小至几十微米以下,则可能无法实现分离。多孔钛是一类理想的过滤材料,但由于其不具备超浸润性,对油水乳液没有分离效果。同时,受到微通道尺寸限制,很难采用传统方法对其进行超浸润改性。

      孙立东带队开发出一种“渗透阳极氧化法”,可在孔径10到100微米、厚度1到5毫米的多孔钛三维微通道内,实现超亲水涂层的全覆盖,使水滴在多孔钛的渗透速率提高5个数量级,促进油水乳液高效分离。

      “该技术可用于废油回收利用、污水净化排放等领域,特别是在污水处理上,使用这一方法可大大降低污水的含油量,更利于后续处理,减少环境污染。”孙立东说。

      守住初心,回归科研工作本质

      时间回溯至6年前,那时孙立东结束了新加坡南洋理工大学的博士后研究工作,入选重庆大学“百人计划”项目,走上了该校的讲台。

      “在此之前,我从没来过重庆。”孙立东说,自己是东北人,本科就读于中国石油大学(北京),随后在北京航空航天大学攻读研士学位,再到后来出国读博。选择重庆大学,孙立东主要看中了该校在材料学方面的研究实力以及对青年人才的支持力度。

      “学校不仅为我这样的引进人才开辟了博导直通车道,而且提供了足够的科研启动经费,让我能施展才能。”孙立东说。

      来到重庆大学后,孙立东做的第一件事就是搭建实验室,随后他又组建了团队并开展研究工作。目前,该团队已有2名副教授、5名博士研究生、8名硕士研究生。

      “在研究上,孙老师是个要求很高的人。”孙立东第一个博士研究生香承杰说,孙老师经常强调论文是科学研究的副产品,科学研究不是以发表论文为目的,其本质是为解决实际问题。我们要以国家重大需求为导向,不可滥竽充数。当时,香承杰非常担心自己因发不出论文而不能按时毕业,不过当自己的文章发表在影响因子10以上的期刊时,他明白了老师的一片苦心。

      2017年,孙立东带的3名研究生全部获得重庆大学优秀硕士学位论文奖励。这三位学生对孙立东说了3个“感”字——感恩、感谢、感动。孙立东说,研究从来就不是件容易的事,要沉得下心、吃得了苦才行,这是他从自己导师那里学到的,如今也这样要求自己的学生。

      “自从来到重庆大学,直到2017年才指导学生发表第一篇论文,整整4年的时间,我们都在进行大量重复、对比、验证实验,以确保数据的准确性。”孙立东说,做科研要消除急功近利的思想,要守住初心、回归科研的本质。

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【纠错】 责任编辑: 李浩
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