《三體》成現實穿在身上的顯示器

2022-10-13 | 來源: 上觀新聞 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

“這是《三體》裡的世界。”“劉慈欣的想象成真了！”復旦大學高分子科學系主任彭慧勝教授帶領團隊，在國際上率先研制出織物顯示器件後，引發了眾多網民的驚呼。他領銜完成的“碳納米管復合纖維鋰離子電池”項目，2020年榮獲國家自然科學獎二等獎。他帶領團隊實現的“高性能纖維鋰離子電池規模化制備”，入選2021年度“中國科學十大進展”。

這位出生在湖南小山村的科學家，不僅收獲了美不勝收的科研成果——讓衣服像顯示屏一樣呈現出七彩畫面，而且悟出了從事科研工作的成功經驗。“研究工作最需要兩個品質：不顧一切的勇氣和豐富的想象力。”彭慧勝說。

用於編織衣服的發光纖維（新華社發）

在質疑聲中堅持15年，創造“世界第一”

2008年留學歸國、入職復旦後，彭慧勝選擇了一個科學家很少涉足的研究方向——纖維電子器件。當時在柔性電池領域，研發薄膜電池的科學家有很多，但很少有人研究纖維電池。衣服上的纖維可否蓄電、發光？可否變成柔性顯示器？這些只存在於《三體》等科幻小說裡的場景，成為彭慧勝的攻關目標。

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“科學研究要有豐富的想象力，就像愛因斯坦所說，想象力比知識更重要。”談及當年對科研方向的選擇，彭慧勝深有感觸地說。

與熱門的薄膜電池研究相比，纖維電池這個研究方向幾乎還沒有人想到，技術挑戰很大。比如要研發纖維聚合物鋰離子電池，必須破解三個科學難題：一是把平面結構的平板鋰離子電池轉變成纖維結構，電場會變得不均勻，很難制備活性材料進行匹配；二是平板電池的電荷傳輸路徑較短，而纖維電池的長度有幾米、十幾米乃至更長，如何確保電荷沿纖維長度方向進行有效傳輸至關重要；第三個科學難題，是在制備和使用過程中，纖維電池會自然形變，所以要確保活性材料在變形時不會脫落。

彭慧勝教授在演講。

國際學術界長期以來有一個共識：纖維電池的內阻隨長度增加而顯著增大，導致無法實現電池高性能化和應用。因此，很多科學家不相信能研制出纖維電池，更不相信纖維電池可以大規模應用。在質疑聲中，彭慧勝堅持了15年。他顛覆了傳統認知，發現纖維電池內阻隨長度增加並不增大，反而先降低後趨於穩定，呈現獨特的雙曲余切函數關系。這奠定了纖維電池發展的理論基礎。

在這個理論的指導下，他領導團隊研制出20多種纖維器件，其中纖維鋰離子電池具有優異且穩定的電化學性能，能源密度較過去提升了近2個數量級。他們還與產業界合作，建立了世界上首條纖維鋰離子電池生產線。相關技術產品已應用於航天、高鐵、汽車等重要領域，產值超過20億元。