“问君能有几多愁？恰似一江春水向东流。”自古以来，“水往低处流”是存在于自然界再正常不过的普遍现象，通常认为，这是由于受到重力的作用，使水的重力势能转化为动能而向下运动所致。而“水能往高处走”这种说法则只能被看成是在影视剧中出现的“神鬼”之术。
近日，电子科技大学科研团队成功打破了“水往低处流”这一恒古不变的自然现象，解密“水能往高处走”的奥秘。 据悉，此项技术可用于集水器，有助于解决干旱地区人们生产生活所需的用水问题，也可以运用于手机、电脑等芯片散热。
没错，这不是痴人说梦——日前，电子科大邓旭教授与香港城市大学王钻开教授、德国马克斯-普朗克高分子研究所的Hans-Jürgen Butt教授合作，实现了“水能往高处走”——在不依靠外部能量供给情况下液滴的快速长距离自驱动传输，液滴甚至能从超疏水表面下端垂直向上迅速爬升。该题为“表面电荷打印用于程序化液滴传输”的这一材料科学领域的研究成果还发表在了国际顶级学术期刊《自然–材料》（2018年影响因子39.235)上， 这也是电子科大校首次以第一单位在该《自然–材料》期刊发表论文， 而该研究论文第一作者为基础与前沿研究院90后博士生孙强强。
这篇论文“牛”在哪里？成功的背后又付出了哪些不懈努力？一路走来，这个学术90后经历了哪些“奇迹”？8月7日，记者独家采访了论文的第一作者孙强强，感到了这个90后年轻人对所学专业的热爱与执着。 首次引入电荷梯度传输液滴 或将用于手机等芯片散热 在基础与前沿研究院，最近有一位90后“让大家吃惊”，他叫孙强强，目前是博士三年级学生。7月22日，一篇题为“表面电荷打印用于程序化液滴传输”的研究论文发表在了国际知名学术期刊《自然》子刊《自然–材料》上，论文的第一作者正是孙强强。
“以前没有任何一种方法让水滴超快超长距离传输，我们这项研究成果使得表面电荷梯度引起水滴自运输，还能抵抗重力，继而实现了‘水往高处走’的景象。”当日上午，在位于沙河校区的胶体与智能界面研究中心里，头戴护眼镜、左手拿着某化学液、右手握着移液枪的孙强强正现场向记者演示着移取反应液的全过程，“这一步骤，也是此项研究成果的核心所在之一。”对于“表面电荷打印用于程序化液滴传输”这一研究课题，属于时下热门的材料科学领域。“水在超疏水表面会因为重力的作用而向下运动，比如荷叶上的水滴，会随着外力或重力的作用而发生无规则或者向下运动。为了实现在超疏水表面上液滴的自发定向输运,甚至能克服重力从下往高处运动，是个悬而未决的挑战，这也成为了这项研究所要攻克的目标。”
“该论文第一次引入电荷梯度的概念，即表面电荷密度梯度，通过控制撞击高度的连续变化，打印出具有表面电荷密度梯度的特定路径，进而引导水滴的自推进，成功地实现了液滴的快速、长程、无损失传输，并成功抵抗重力。”据孙强强介绍，作为一项基础性的技术，将在众多领域产生影响，从而改变人们的生产生活。“比如该技术可用于集水器，在干旱地区，可以从空气或雾气中收集水分——通过该项技术可以将传输液化的水滴，达到收集的目的，从而提高集水的效率，或将解决水资源紧缺地区缺水的难题，满足人们生产生活所需的用水问题；再如，像手机、电脑等处理器的散热处理往往涉及内部液滴的相转变，尤其是高端芯片，散热是个很大的问题。在芯片内部封装的液体蒸发实现降温， 在另一端冷凝实现液体的循环利用，而在冷端到热端涉及液滴的传输，借助此项技术可以升其液滴传输的效率，有利于提升高芯片散热效率。 ”
▲由可印刷的表面电荷密度梯度介导的液滴输运
▲水滴反重力垂直向上传输
▲水滴反重力悬挂传输
▲以电荷梯度路径为轨道，水滴为轮子的载物装置
▲无枪头式移液枪的设计应用
潜心钻研两年半 过程是对意志和身体素质的考验
90后博士生在国际最顶级材料学术期刊上发论文，让同行瞩目。可是他的科研之路，并非都是平坦顺当。据孙强强介绍，近年来自己主要就是在做“表面电荷打印用于程序化液滴传输”这一材料科学领域的研究，这项课题从开始发现现象到最后文章发表，历时两年半。期间经历实验探索与设计，数据分析，文章写作、修改、投稿的漫长过程。“在实验探索阶段，经常发现一些新奇而又无法解释的现象，着实让人困惑，面对这样的问题，只能反复实验，仔细观察实验现象，加强理论学习，小心求证。在对实验现象有了较深入理解后，还要对其进行进一步设计，由于研究的课题没有文献可以直接参考，多数时候只能靠自己在实验室不断尝试，去获得新的东西，这个过程是对意志和身体素质的考验。”
同样的考验一直延续到投稿阶段，面对审稿人大量而又尖锐的问题，孙强强只能选择冷静、踏踏实实地去回答，由于要赶时间，他牺牲掉了春节和国庆假期。“当然，在回答完审稿人意见后，我发现这篇文章质量明显得到了提高。”孙强强说，“总的来说，科学研究的过程是艰辛而漫长的，不仅要求自己对科学敏锐的嗅觉，还要求自身拥有坚韧的意志和强健的体魄。”
“搞基础研究，一定要有慢工出细活的心态。”孙强强认为，“要是没有这些基础扎实的测试结果，研究成果也很难被《自然–材料》认可。花费两年半潜心研究，有幸登上《自然–材料》，常人会觉得实在太折腾，但是对慢性子的我，却是乐在其中。” 来源：成都日报、电子科技大学
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