“我常捫心自問(wèn)，讀研到底是為了什么？答案是：追求科學(xué)真理！當(dāng)?shù)弥撐腃atalytic polymer self-cleavage for CO2 generation before combustion empowers materials with fire safety被Nature Communications（IF=16.6）接受時(shí)，我最大的感受是‘守得初心，方得始終’。”該工作第一作者、理學(xué)院功能高分子材料綠色制備與循環(huán)利用研究團(tuán)隊(duì)2021級(jí)碩士研究生羅偉同學(xué)這樣說(shuō)。

文章截圖

阻燃材料的使用是保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的國(guó)家重要工程，采用阻燃技術(shù)將“被動(dòng)滅火”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)防火”是從源頭上解決火安全問(wèn)題的重要措施。“聚氨酯等雜鏈高分子材料具有高度易燃性，且燃燒時(shí)會(huì)伴隨產(chǎn)生一氧化碳等毒性氣體，由此引起的火災(zāi)傷亡事故頻發(fā)。然而，傳統(tǒng)阻燃策略是通過(guò)阻燃劑分解產(chǎn)物使高分子材料獲得阻燃性能的被動(dòng)阻燃方式，已無(wú)法解決阻燃改性工作中面臨的阻燃效率低、惡化力學(xué)性能、加劇煙氣毒性等挑戰(zhàn)。”羅偉說(shuō)。

針對(duì)以上難題，該研究提出了一種利用催化聚合物在燃燒前自裂解并主動(dòng)釋放CO2以實(shí)現(xiàn)聚合物“主動(dòng)滅火”的阻燃新策略。利用鉀鹽催化氨基甲酸酯基團(tuán)裂解和聚醚鏈段重排，實(shí)現(xiàn)在聚氨酯大量分解前的較窄溫度范圍內(nèi)，催化聚氨酯快速自裂解產(chǎn)生大量CO2，實(shí)現(xiàn)離火自熄，并有效降低毒性氣體CO、HCN和NOx濃度，獲得優(yōu)異的火安全性能，且較好地維持了軟質(zhì)聚氨酯泡沫的壓縮強(qiáng)度和形變回復(fù)率，并同時(shí)增強(qiáng)了拉伸強(qiáng)度和韌性，解決了聚氨酯高阻燃低煙毒且不損害力學(xué)性能的科學(xué)挑戰(zhàn)，為開(kāi)發(fā)綜合性能優(yōu)異的火安全高分子材料提供了新思路和新策略。

文章數(shù)據(jù)截圖

回顧論文的發(fā)表經(jīng)歷，羅偉說(shuō)：“該論文從投稿到成功發(fā)表共經(jīng)歷了140天左右，時(shí)間相對(duì)較短，但其中過(guò)程仍然曲折。”從2023年10月開(kāi)始，此項(xiàng)研究成果歷經(jīng)“定稿、投稿、送審、拒稿、申述、數(shù)次修改、重投”數(shù)項(xiàng)環(huán)節(jié)，最終在2024年3月9日被Nature Communications成功接收。“科研是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，需要敢于去嘗試新的思維、想法，敢于面對(duì)多次的失敗而不放棄。功夫不負(fù)有心人，我們的堅(jiān)持必定會(huì)取得成功。”羅偉說(shuō)。

知行合一 直面科研難題和挑戰(zhàn)

“科學(xué)研究要有延續(xù)性。因此，我本科時(shí)就開(kāi)啟了相關(guān)研究。”早在大二時(shí)，羅偉就在理學(xué)院陳明軍教授的指導(dǎo)下開(kāi)展阻燃相關(guān)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，自此與阻燃結(jié)下不解之緣。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，羅偉的本科創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)都圍繞阻燃相關(guān)研究展開(kāi)，這些積累也為他后期研究易燃高分子材料的高效阻燃奠定了良好基礎(chǔ)。“為了強(qiáng)化我對(duì)聚氨酯材料制備與應(yīng)用的知識(shí)和技能，大四畢業(yè)的暑假，陳老師就送我去企業(yè)進(jìn)行了為期一周的實(shí)操培訓(xùn)，這為我研究生期間開(kāi)展聚氨酯材料的阻燃研究奠定了十分重要的基礎(chǔ)。”

“作為碩士研究生進(jìn)入課題組后，陳老師給我的課題是解決軟質(zhì)聚氨酯泡沫高阻燃低煙毒的行業(yè)難題，經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的詳細(xì)調(diào)研，我們一致認(rèn)為傳統(tǒng)阻燃策略不能解決本研究課題中的難題。因此，需要更加創(chuàng)新的阻燃策略來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。結(jié)合課題組前期工作基礎(chǔ)，我們敏銳地發(fā)現(xiàn)通過(guò)催化阻燃的方式有望解決以上難題。”明確目標(biāo)后，羅偉便著手開(kāi)展相關(guān)研究。然而，科研的道路并不一帆風(fēng)順，即使有了目標(biāo)，前進(jìn)的道路上依舊充滿荊棘。“機(jī)理的推導(dǎo)和驗(yàn)證是在科研中遇到的最大問(wèn)題。”羅偉說(shuō)，“因?yàn)檫@個(gè)研究的機(jī)理與傳統(tǒng)的機(jī)制完全不同，我們當(dāng)時(shí)做的所有研究都是圍繞機(jī)理展開(kāi)的，在機(jī)理的推導(dǎo)過(guò)程中經(jīng)歷了多次假設(shè)和驗(yàn)證，遇到了巨大的困難，當(dāng)時(shí)做到后期基本快要放棄了。”

羅偉同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室

但迎難而上是每一位科研人的態(tài)度。在茫然中尋找方向，在困境中絕地逢生。為了解決機(jī)理推導(dǎo)這一難題，羅偉不斷提升自己的能力，在導(dǎo)師的引導(dǎo)和課題組科研思維的訓(xùn)練下，羅偉摸索出了更加高效的科研策略。先根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出假設(shè)，通過(guò)大量查詢文獻(xiàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，再提出假設(shè)。如此循環(huán)往復(fù)，最終破解難題，實(shí)現(xiàn)機(jī)理的成功推導(dǎo)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了普適性。“沒(méi)有一項(xiàng)研究工作是在剛開(kāi)始進(jìn)行時(shí)就知道會(huì)成功。準(zhǔn)備好心態(tài)，總結(jié)好經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持不懈，持續(xù)前行。在這個(gè)過(guò)程中，王陽(yáng)明的‘知行合一，注重理論和實(shí)踐相結(jié)合’思想給了我很大啟發(fā)。”羅偉說(shuō)。

談及科研過(guò)程中令自己印象最深刻的事，羅偉說(shuō)：“最深刻的就是推導(dǎo)機(jī)理的過(guò)程，2023年1月到5月是我做實(shí)驗(yàn)最瘋狂的時(shí)候。每個(gè)星期都要推導(dǎo)一種可能性去驗(yàn)證。睡前在推導(dǎo)，吃飯時(shí)也在推導(dǎo)，走在路上還在推導(dǎo)。一旦有新的思路就要去看相關(guān)的文獻(xiàn)，查詢有沒(méi)有相關(guān)報(bào)道，再去做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。現(xiàn)在想想，當(dāng)時(shí)是我整個(gè)研究中最有意義的一段時(shí)間，特別熱血，特別深刻。”

羅偉同學(xué)與老師外出參加學(xué)術(shù)會(huì)議（右1）

一項(xiàng)研究成果的發(fā)表需要多方協(xié)作。在科研的道路上，學(xué)校和老師為羅偉提供了很大的幫助。羅偉說(shuō)：“學(xué)校提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和科研儀器，為我們提供了一個(gè)良好科研的環(huán)境，讓我們不被外界所打擾，能夠?qū)Ｐ倪M(jìn)行科研。而老師則為我們提供所有實(shí)驗(yàn)條件，并進(jìn)行悉心指導(dǎo)，培養(yǎng)我們的創(chuàng)新能力以及科研思維，搭建學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，擴(kuò)展我們的眼界。”

凝心聚力 科研路上有你們不孤單

在整個(gè)科研過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)的交流合作十分重要。羅偉所在的功能高分子材料綠色制備與循環(huán)利用研究團(tuán)隊(duì)（簡(jiǎn)稱GRF Lab）由陳明軍教授組建于2021年，團(tuán)隊(duì)成員有鄧瑾妮教授、汪婷副教授、符志成博士和安文麗博士。團(tuán)隊(duì)主要研究方向?yàn)楣δ芊肿拥脑O(shè)計(jì)與綠色合成，“阻燃+”多功能高分子材料的制備與應(yīng)用，廢棄材料的資源化利用，聚焦解決聚氨酯等典型高分子材料阻燃高效化、環(huán)保化和長(zhǎng)效化難題中存在的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)問(wèn)題。圍繞主要研究方向，團(tuán)隊(duì)還制定課題組研究生培養(yǎng)計(jì)劃，每周舉行科研進(jìn)展匯報(bào)和文獻(xiàn)分享報(bào)告，每月提交科研月報(bào)，每學(xué)期開(kāi)展學(xué)期總結(jié)與計(jì)劃，每年開(kāi)展年度總結(jié)與計(jì)劃，實(shí)施對(duì)外學(xué)術(shù)交流行動(dòng)計(jì)劃，推動(dòng)人才培養(yǎng)。

GRF研究團(tuán)隊(duì)成員（羅偉同學(xué)，第三排右二）

“我們課題組交流十分頻繁，主要包括以下三方面。”羅偉說(shuō)。第一個(gè)是老師和學(xué)生之間一對(duì)一的交流，主要針對(duì)的是特定科研問(wèn)題。在機(jī)理問(wèn)題的研究上，羅偉與陳明軍教授、汪婷副教授等老師會(huì)保證每周至少一次的一對(duì)一交流。“偶爾也會(huì)有與老師觀點(diǎn)發(fā)生沖突的時(shí)候，但各位教師總會(huì)包容我的觀點(diǎn)，也會(huì)列舉大量例證來(lái)指出我的錯(cuò)誤。”他說(shuō)。第二個(gè)是課題組內(nèi)部的組會(huì)交流。組內(nèi)成員會(huì)將自己的觀點(diǎn)和問(wèn)題羅列出來(lái)，并經(jīng)過(guò)激烈討論在課題組內(nèi)部達(dá)成共識(shí)，在該過(guò)程中會(huì)得到不同研究領(lǐng)域的老師指導(dǎo)，而不同研究背景的老師對(duì)該研究具有不同的觀點(diǎn)與思考，這對(duì)科學(xué)研究非常重要。第三個(gè)是與其他科研團(tuán)隊(duì)的交流。陳明軍老師與四川大學(xué)趙海波老師組建了合作組，雙方定期開(kāi)展學(xué)術(shù)交流。羅偉表示，其他科研團(tuán)隊(duì)的老師和學(xué)生的研究方式和觀點(diǎn)對(duì)自己也有很大影響，在經(jīng)歷不同思維的碰撞后，會(huì)讓自己產(chǎn)生更多的思考。

此外，羅偉認(rèn)為，與同專業(yè)的師弟師妹交流也十分重要。在聚餐時(shí)，他會(huì)主動(dòng)提起一個(gè)問(wèn)題，與師弟師妹討論，如果感覺(jué)思路可行，那么就會(huì)回去實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證是否正確。團(tuán)隊(duì)濃厚的科研氛圍和相互的包容理解，也是羅偉在整個(gè)研究過(guò)程中堅(jiān)持的動(dòng)力。“我認(rèn)為科研中的團(tuán)隊(duì)合作很重要，在團(tuán)隊(duì)合作中，吸取不同的想法和特長(zhǎng)，會(huì)讓自己得到更快的成長(zhǎng)。”羅偉說(shuō)。

羅偉同學(xué)在國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)中做一分鐘口頭快報(bào)

關(guān)于研究成果的順利發(fā)表，羅偉表示這一切離不開(kāi)陳老師等課題組老師的指引和教導(dǎo)。老師們對(duì)自己的幫助除了科研方面，更重要的是在科研思維和做人做事方面的影響。陳明軍教授的一句“失敗時(shí)善待自己，成功時(shí)善待他人”成為羅偉一直秉持的理念，激勵(lì)自己戰(zhàn)勝困難，時(shí)刻保持謙遜。除此之外，課題組圍繞研究方向，定期開(kāi)展基礎(chǔ)科研能力培訓(xùn)、師生座談、學(xué)生職業(yè)生涯規(guī)劃指導(dǎo)等，培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索能力、數(shù)據(jù)分析處理能力、科研成果報(bào)告能力、科研論文撰寫能力、表達(dá)溝通能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—提出問(wèn)題—解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力等未來(lái)發(fā)展所需的能力，這些也成為羅偉前行路上的堅(jiān)強(qiáng)后盾。“科研之路總是充滿荊棘，一次次的重復(fù)實(shí)驗(yàn)會(huì)讓自己身心俱疲。但課題組的老師們十分關(guān)注我們的心理狀況，在我想要放棄時(shí)，老師會(huì)主動(dòng)找我溝通交流，為我指點(diǎn)迷津，幫助我成長(zhǎng)。”

通過(guò)科研，羅偉收獲滿滿。“當(dāng)我在大二第一次接觸科研，我很困惑什么是科研，我覺(jué)得那是一種很高大上的東西。當(dāng)我真正進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，在師兄的耐心解答下，我逐漸明晰了方向。”師兄告訴羅偉，做科研需要去閱讀文獻(xiàn)，獲取書本上沒(méi)有的知識(shí)，而所有的想法靈感都可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證。這讓他感到格外新奇，激發(fā)起了對(duì)科研的熱情。通過(guò)做科研，羅偉認(rèn)為自己獲取知識(shí)的能力、實(shí)驗(yàn)的能力、分析處理數(shù)據(jù)的能力、撰寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力、匯報(bào)交流的能力、抗壓能力等都得到了很大提升。“這些能力幫助我養(yǎng)成了一套行之有效的科研方法，讓我在面對(duì)困難時(shí)，能鎮(zhèn)靜自若地解決。”羅偉說(shuō)。

羅偉也寄語(yǔ)正投身科研的學(xué)弟學(xué)妹們：“第一，興趣是第一動(dòng)力，首先要對(duì)科研足夠熱愛(ài)。科研是一件枯燥的事情，你對(duì)科研的熱愛(ài)足以支撐你撥開(kāi)烏云見(jiàn)晴天。雖然我的成果沒(méi)有趕上評(píng)獎(jiǎng)評(píng)優(yōu)，更是沒(méi)趕上研三期間的申請(qǐng)讀博，但是我很平靜，因?yàn)槲业哪繕?biāo)是解決科學(xué)難題，目的是提升能力。畢業(yè)后的第一年我會(huì)繼續(xù)留在實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，為申請(qǐng)讀博打好基礎(chǔ)。第二，需要保持自信，并敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，敢于對(duì)老師、前人的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，但質(zhì)疑的前提是你有足夠的能力和知識(shí)，并通過(guò)創(chuàng)新去證明自己的觀點(diǎn)。第三，還要保持謙遜，面對(duì)老師同學(xué)的提醒，需要不斷自省、反思，并吸收借鑒正確的部分，這樣才能不斷成長(zhǎng)。”

談及未來(lái)，羅偉選擇繼續(xù)從事相關(guān)課題研究。“我最大的目標(biāo)，也是當(dāng)初我進(jìn)入課題組的初心，就是能夠把自己的研究所得應(yīng)用在實(shí)際的生活中。我正朝著這個(gè)目標(biāo)而努力，期望有一天，我的研究能為國(guó)家和社會(huì)做出貢獻(xiàn)。”

“在攀登知識(shí)高峰中追求卓越，在身處科研困境時(shí)行勝于言。”這是羅偉及眾多西華師生投身科研創(chuàng)新的真實(shí)寫照，科研之路，道阻且長(zhǎng)，埋頭苦干是唯一捷徑，探索創(chuàng)新永遠(yuǎn)步履不停。勇攀科研之峰，西華人一直在路上。