国科大博士生李慧静与她的“答案大厦”

  • 融媒体编辑部 (党委宣传部/新闻中心)
  • 创建于 2022-05-19
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  “我本科专业偏工程类,来国科大前,我很担心能不能适应好理科专业的转换。”2018级高分子化学与物理专业直博生李慧静回忆刚读研时说。

  国科大博士生导师、中科院宁波材料技术与工程研究所研究员陈涛信心满满,给了她肯定的答案。

李慧静

  在雁栖湖校区集中学习时光里,李慧静沉醉于多样全面的课程。“我初步认识了水凝胶,我的思维也从原来的宏观化学工艺设计转变为微观的化学结构分子设计。”从高分子物理、高分子化学,到胶体、软物质等理论课,都在为她的“答案大厦”,扎下稳固根基。

  令李慧静印象深刻的,还有一门考核拿到“Perfect”的英语课,“我当时的选题是‘Gender’。通过调查、分析和总结,我了解到大众关于科学家的一些刻板印象。所以我更加下定决心,以屠呦呦等科学家为榜样,做力所能及的贡献,鼓励到喜欢科学的女孩。”

李慧静最喜欢晚课后经过的雁栖湖校区“果壳隧道”

  加入中科院宁波材料技术与工程研究所智能高分子团队后,李慧静在同门师生的带领下,继续潜心攻克科研。“我们课题组有‘一带一’传统,最初进入实验室,陈老师和学长学姐们会解释和指导实验操作和实验设计原则。”就这样,李慧静开始搭建她的“答案大厦”,尝试结合软体驱动器和仿生传感,制备具有友好人机交互界面的智能机器人。

  随着智能机器人逐渐走进大众生活,友好人机交互界面对于大众和机器人的安全互动越来越重要。而设计友好人机交互体系重要的灵感来源,就是让机器人模仿自然生物本身对于外界的反应。

  “这个方向比较新颖,不仅仅需要材料专业理论知识,还需要大量机械设计构思。”在设计和改进实验的过程中,李慧静努力学习和思考国内外前沿技术和设计方法。“驱动器抓手抓取不同温度,手握反应会有不同。拿起不同物体,肌肉收缩也会有对应的控制......具备感知能力的智能机器人,可以越来越接近自然生物,对人类也能更加友好。”她娓娓而谈。

驱动器抓手相关示意图

  和传统硬质机器人相比,软体机器人的身体由软质材料制备,确保更安全的人机交互界面。作为软体机器人设计的主要灵感源泉,自然生物生活在变化莫测的环境中。同理,软体机器人的工作环境也充满变化,通过实现自然生物类似的功能 (机体控制、环境探索、对刺激做出反应)可以更好地适应环境。

  “这就需要引入传感能力。”李慧静表示。

  得益于柔软的主体,柔性传感器件被广泛应用于构建人机友好界面上。李慧静研究发现,通过模仿肌肉驱动与传感功能,将水凝胶机器人和碳材料传感器结合在一起,能让软体机器人整体柔性化并具有自传感能力,使其驱动过程数字化输出,进一步推动实现软体机器人的智能控制。该进展发表在国际化工领域顶级期刊Chemical Engineering Journal。

  根据研究,李慧静等人还总结了凝胶仿生皮肤的发展,提出了凝胶柔性电子皮肤存在的问题和未来发展方向。相关综述发表在领域顶级期刊Macromolecular Rapid Communications。

  “看到实验成果得以发表,虽是一小步,但意义重大。”李慧静更加坚定,希望可以通过努力,做出更多对社会发展实际有用的东西。

李慧静为第一作者在Chemical Engineering Journal发表论文

  在这过程中,科研本身的样子在李慧静眼中逐渐清晰。“与影视作品中的酷炫轻松截然不同,我们摸索实验条件、改进优化实验方案,十分辛苦,但又有成就感。”李慧静希望,能进一步赋予智能机器对外界刺激的反应能力,在保护机器自身同时加强柔性传感敏感度,保障机器工作过程中不伤害到人类。

  陈涛的新奇点子,也总能让李慧静灵光一闪,“陈老师在指导我们实验的过程中,会从不同视角提出问题,打破思维局限,让我们迸发很多新的想法。陈老师也并没有责备我的不成熟,而是耐心地鼓励我们继续前行,为我们创造条件。”正因为陈涛的教导,李慧静的“答案大厦”,越筑越稳。

课题组合影

  “多种思维碰撞中才能产生好的科研想法,也是获得前沿科学资讯的重要途径之一。”科研经历让李慧静深感与各领域优秀科研工作者沟通的重要性。她表示,要成为优秀的科研工作者,良好的沟通能力必不可少。勇于并善于向别人展示自己的工作,让别人更快地了解自己的工作并提出新的看法和建议,才能让彼此不断进步。

  2022年3月的一个繁忙周五,李慧静在实验间隙休息时,收到了第71届诺贝尔奖获得者大会的邀请函。据了解,经过自愿申报、学校推荐、专家评审和德国林岛诺贝尔奖获得者大会基金会确认,本年度中国有30名博士生获得大会“入场券”。

  自1951年起,每年6月底到7月初,全球以化学、物理、医学/生理学为主的诺贝尔奖获得者都会在德国林岛召开一年一度的“诺贝尔奖获得者大会”。今年的主题是化学,在这场科学盛会上,与众多科学大咖面对面对话的,是一批从世界80多个国家遴选出来的优秀博士生和青年科学家。对全球青年学者而言,这是一次难得的机会和经历。

  “激动的心情难以抑制,我立马把消息分享给陈老师和我的家人。同时,我期待可以更了解诺贝尔奖获得者的科研过程和构思,与他们沟通更多关于未来发展方向的问题,并展示我们的工作。”这次参会,她希望把团队研究成果传播出去,在交流中学习更多研究方法,开拓眼界、拓宽思路,做出更加实用的人工智能。

李慧静实验中

  “德国的科研工作严谨态度闻名世界,德国马普所更是被誉为诺贝尔奖获得者的摇篮。前往德国进修的梦想一直在我心中萦绕。”为了实现这个目标,李慧静一直将学习德语作为业余爱好,希望有一天能用上。

  李慧静憧憬着去更高的平台看看,提高见解,学习更多前沿知识。“希望自己在博士毕业后,可以进一步深造。学成回国,为祖国科技发展做出贡献。”

  她的“答案大厦”,正在稳步建设中不断向着高处……

责任编辑:李暄妍