走进材料科学多元的神奇领域

--阿德莱德大学机械工程学院谢宗翰教授访谈

高熵合金，精细陶瓷，多孔材料，仿生膜，自清洁……一连串的专业术语和解释已经让人目不暇接，晕头转向了。

谢宗翰教授和他的实验室

在阿德莱德大学机械学院谢宗翰教授的办公室里，他为了让我更直观地感受材料的神奇与独特，将一根弯曲为曲别针样式的貌似铁丝的材料放入热水中，然后这个原本细细的不起眼的‘铁丝’突然伸展开来成为一根直线，我有点惊讶，以为是热胀冷缩的原理使然，谢教授笑着解释道，“这个是，有形状记忆能力的金属—镍钛合金。”

我反复试了几次，果然神奇，那根看上去没有什么特别的金属丝，在热水中一下子伸成一根直线，柔软却又坚硬，坚固而有弹性。

对于任何机械或者工业材料，我都完全不懂，所以只能如实记录谢教授所介绍的关于材料应用，材料配方，新型材料等领域发展的情况和他本人的研究成果。

谢宗翰教授的研究设备

出生于皖北山城淮北的谢教授当年考入东北大学学习金属材料与热处理专业，90年毕业后回到家乡淮北发电厂在锅炉分厂担任技术员，负责锅炉焊接质量控制；两年后南下广州在一家计算机存储设备公司从事制程管理方面的工作；之后在北京宏碁讯息公司负责计算机组装，调试。随着对新材料的兴趣的增加，工作7年后他决心去大学做材料学问，于是北上，考研，进入了南京东南大学，研究生期间主要做金属基复合材料方面的研究，开发适用于汽车引擎的耐磨材料。2000年初，谢教授得到澳洲政府奖学金（IPRS）的资助，来到悉尼新南威尔士大学读博，从事陶瓷增韧的研究。在三年半的读博期间，谢教授基本上没有休过周末。其科研成果两次荣获在美国举行的国际材料会议一等奖。博士毕业后，谢教授顺利得到澳大利亚政府研究委员会（ARC）的资助做博士后研究，与澳大利亚国家（CSIRO）材料科学和工程中心的技术人员一道，开发表面防护材料。工作包括研究如何制备生物兼容材料（比如金刚石薄膜），用于保护生物工程材料表面，比如假肢和心脏起搏器，达到延长移植器件使用寿命的效果。

谢宗翰教授在办公室

在此之后，谢教授先后获得了在悉尼和美国研究机构的工作机会。在悉尼大学牙科学院，他从材料学入手，进行了牙釉质结构的全方位研究，他说那一段的工作和生物还有医学联系紧密，很有趣，也非常有意义。因为工作需要，他经常和牙科医生在齿科材料设计、耐用性等方面进行沟通、交流，并从工程力学角度深入剖析牙齿硬组织的结构特点，为儿童龋齿的诊断与治疗开辟了新思路。比如说，儿童牙齿上出现的白色斑点，如果不及时治疗，会对今后牙齿的发育产生影响，有可能发展成为蛀牙，而目前的药物在治疗过程中有可能会改变牙齿的原始组织结构，进而影响到性能，所以如果能够开发新型仿生材料并应用到牙齿防治方面，会起到事半功倍的效果。

之后谢教授应聘到了美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室集成纳米研究中心做多尺度结构材料的研发工作，合作者包括在工程材料计算机建模领域的专家。在材料数值模拟方面积累了一定的经验之后，谢教授举家迁回澳洲。珀斯ECU大学成了他教书育人生涯的第一站。当时该大学机械学院刚刚成立不久，谢教授独当一面，除了负责材料学，他还教授静/动力学、材料力学、流体力学等科程。课堂上谢教授以学生为中心，努力探索新的教学理念与方法， 不断提升自己的教学水平。做研发一直是谢教授的兴趣和强项。教书之外，谢教授继续扩展科研领域。他觉得虽然教学工作繁忙，但是从长远发展的角度来看，研究不仅不能放松，反而应该迎难而上。通过研究也可以提升教学的水平。就这样，谢教授在珀斯渡过了一段难忘的教学与研究共同成长发展的时光。2012年7月份谢教授受聘到阿德莱德大学机械学院担任高级讲师，负责材料学的教学和研究工作。在很短的时间内，由于优秀的成绩而被提升为正教授。在阿大他潜心钻研多功能薄膜材料并和国内的南京航天航空大学、东南大学，香港城市大学等学校合作，专攻社会急需的应用价值高的难题，比如高强杀菌簿膜、自清洁表面，超级钢等。除了教学科研领域的工作，他还在工程，计算机和数学学部担任行政工作，负责国际招生，领导整个学部的国际交流与合作。对于一个学者来说，他的工作量是超负荷的，所以他每天都很忙绿充实并沉浸其中。谈及阿德莱德大学机械学院，谢教授很自豪这里的学术环境，他向我大致介绍了学院各个学科的内容，比如航空，新能源、体育工程、机器人等。现在阿大与中国一流高校的交流合作也日趋增多，除了在阿大亲自带博士后及博士生，谢教授也与国内的专家一道联合培养研究生。他重视两条腿走路，一方面不断在影响力高的学术杂志上发表论文，另一方面强调把专业知识转为实用性的东西，比如，他与阿大牙科学院现在正在研究一种新型矿化材料，可以抵抗酸性物质对牙齿的损害。一般人们不会意识到红酒对牙齿的腐蚀性，尤其是对于品酒师来说，经常性地品尝各种红酒对牙釉质可能造成不可逆转的损伤，新型矿化材料的开发对牙齿的保护将大有用处；还有对于潜在的超级细菌，如果能从材料的角度，研制出一种薄膜起到广谱杀菌的效果，例如用稀土氧化物杀菌，同时提高表面的耐用性；其他诸如，汽车外壳材料的变革，运用自修复材料，汽车受损后可以迅速恢复，还比如自清洁材料，可以大大降低室外太阳能电池板和建筑物表面清洁的费用；再有就是卫星天线，发射时出于紧缩状态，进入轨道后在太阳光的照射下可以伸展打开，也就是前面所展示的记忆合金，此种材料的疲劳和使用寿命的问题等等。材料领域有着无限的研究拓展空间。现在出现了智能化的3D打印材料，打印陶瓷、金属材料也已经成为可能，并开始在生物工程领域得到应用， 比如牙齿和脊椎的移植。谢教授目前正在通过计算机模拟，使用3D打印技术制备即轻又强的多孔纳米材料， 这种材料可以用于降低飞行器的重量，从而节省燃料增加载荷。新的研究正在酝酿或进行中，而其成果将会对我们的生活产生深远的有益的影响。

谢教授与报业集团记者郭燕

谢教授说未来的计划虽然还有很多，但要脚踏实地地一步步完成。在行政工作上，他特别提到学部打算进一步拓展国际校际间的教学科研交流合作，引进高科技企业驻校，为在校生创造更多更好的工作和实习机会，以及加强与校友的联系等。

谢教授带笔者参观了阿德莱德大学以及机械学院的几个主要实验室，比如静音实验室、材料分析实验室，感受科学的神奇与科研的魅力，感受学者们的兢兢业业、刻苦钻研的精神，心生敬佩，因为他们，是改变人类生活促进社会发展的骨干力量。