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2021年11月3日在北京召開的2020年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，上海交通大學(xué)張荻教授及其團(tuán)隊(duì)的“秉承自然生物精細(xì)構(gòu)型的遺態(tài)材料”項(xiàng)目榮獲了2020年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

材料的優(yōu)異性能取決于其組分、組織和構(gòu)型。如何通過精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、調(diào)控材料的構(gòu)型來大幅提升同質(zhì)材料的綜合性能，是材料科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)與難點(diǎn)。物競(jìng)天擇，自然界生物經(jīng)億萬年進(jìn)化出的分級(jí)精細(xì)構(gòu)型衍生出令人驚嘆的優(yōu)異特性，呈現(xiàn)出“組分簡(jiǎn)單、同質(zhì)異構(gòu)、構(gòu)型精細(xì)、性能優(yōu)異”的特征和規(guī)律。雖然人類師法自然，通過人工模仿生物構(gòu)型的仿生方法，提升了材料的性能，并取得了重要成果和進(jìn)展，但現(xiàn)有的材料制備原理和技術(shù)依然難以在材料中精準(zhǔn)地再現(xiàn)自然界生物的精細(xì)構(gòu)型，因而阻礙了生物精細(xì)構(gòu)型與人工材質(zhì)耦合效應(yīng)和機(jī)制的研究，針對(duì)該關(guān)鍵難點(diǎn)，張荻教授及團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上創(chuàng)新性地提出以材料性能為導(dǎo)向，甄選和巧借自然界生物精細(xì)構(gòu)型，通過構(gòu)型與材質(zhì)的復(fù)合，創(chuàng)制出既秉承自然界生物精細(xì)構(gòu)型特征，又有人工材質(zhì)特性的新型材料—“遺態(tài)材料”的學(xué)術(shù)新思想，為新型構(gòu)型化復(fù)合材料設(shè)計(jì)、制備及應(yīng)用提供了研究新范式。

張荻教授及其團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)近二十年，甄選昆蟲（如蝶翅的三維分級(jí)光響應(yīng)構(gòu)型）、植物（如水生與陸生植物的光與物質(zhì)傳輸構(gòu)型）、微生物（復(fù)雜多形態(tài)構(gòu)型）三大類、50余種自然界生物精細(xì)構(gòu)型為典型研究對(duì)象，系統(tǒng)開展了遺態(tài)材料的設(shè)計(jì)與制備科學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)了生物精細(xì)構(gòu)型與人工材質(zhì)耦合的新現(xiàn)象，并揭示了其構(gòu)效機(jī)制，展示和驗(yàn)證了該學(xué)術(shù)思想和方法的有效性與普適性。

張荻教授及其團(tuán)隊(duì)出版了該領(lǐng)域第一部國(guó)際英文專著《Morphology Genetic Materials Templated from Nature Species》，Springer 出版社評(píng)述：“這是第一部以專著的形式研究這類極具前景的材料—遺態(tài)材料”；應(yīng)邀在《Prog. Mater. Sci.》上撰寫了該領(lǐng)域第一篇長(zhǎng)篇評(píng)述論文。8篇代表論文在Adv. Mater.、ACS Nano等期刊發(fā)表，總他引千余次。該項(xiàng)目的學(xué)術(shù)思想和研究范式目前已被美國(guó)、德國(guó)、日本等數(shù)十個(gè)國(guó)家的上百個(gè)研究團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證、采納。國(guó)際上著名科學(xué)家給予高度評(píng)價(jià)。法國(guó)兩院院士C. Sanchez教授等評(píng)價(jià)“該策略非常接近師法自然的終極夢(mèng)想”。中國(guó)科學(xué)院外籍院士Wang Zhonglin教授認(rèn)為該工作成果是“……近期最激動(dòng)人心的進(jìn)展之一……” ，還評(píng)價(jià)到“該工作探索一種真正的多學(xué)科交叉方法，將物理、化學(xué)、材料學(xué)及生物學(xué)各學(xué)科的優(yōu)勢(shì)整合起來”。中/美/日三院院士、碳納米管發(fā)現(xiàn)者S. Iijima教授認(rèn)為該發(fā)現(xiàn)是“更加激動(dòng)人心的”。 英國(guó)牛津大學(xué)教授、倫敦自然史博物館動(dòng)物學(xué)部負(fù)責(zé)人Andrew Parker評(píng)論道：“我認(rèn)為這非常具有原創(chuàng)性，他們正致力于將具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的蝶翅構(gòu)造用于應(yīng)用研究”。

《Morphology Genetic Materials Templated from Nature Species》英文學(xué)術(shù)專著

研究成果并獲Nature、Nature Nanotechnology、NewScientist、Discovery Channel等典型評(píng)述百余次，其中Nature(2011, 476, 9)評(píng)述：“…由于蝴蝶和蛾類有175000種可供甄選，該方法可以幫助材料科學(xué)家們?cè)趤單⒚姿缴辖⑵鹨粋€(gè)完整的三維結(jié)構(gòu)寶庫(kù)…”。該成果既具有普適性，又貼近大自然，被美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)B.Bharat教授主編的《納米技術(shù)大百科全書》大幅收錄；得到日本PHP研究所2011出版的面向全日本小學(xué)生作為課外科普讀物《すごい自然図鑑》收錄；國(guó)際著名探索頻道（Discovery Channel）專程采訪并向全球播放介紹如何向自然學(xué)習(xí)，創(chuàng)制蝶翅構(gòu)型的光功能材料與器件。

國(guó)際著名探索頻道（Discovery Channel）攝制專題片

研究工作引領(lǐng)了新型構(gòu)型化復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與制備研究領(lǐng)域，推動(dòng)了學(xué)科交叉及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展?；A(chǔ)科研成果支撐應(yīng)用研究，秉承蝶翅構(gòu)型的金屬及其氧化物遺態(tài)材料在光熱海水淡化、衛(wèi)星熱控、裝備隱身及超級(jí)電容器等領(lǐng)域得到應(yīng)用驗(yàn)證，顯示出巨大應(yīng)用前景。