以青春之名,赴科技之约;用最初的心,走最远的路。因为一条“鱼”而获得2022年“中国青年五四奖章”的李铁风,是浙江大学航空航天学院的教授、博导,是生于1986年的青年才俊。
“大不自多,海纳江河。”李铁风带领团队,从深海狮子鱼“头部骨骼分散融合在软组织中”这一生理特性中获得仿生灵感,设计发明了全软体、全透明人工肌肉驱动的“机器鱼”,成功实现在马里亚纳海沟万米海底操控实验,并在南海3224米深处实现深海航行。这一项目入选了“2021年度中国科学十大进展”。
马里亚纳海沟是已知的海洋最深处,水压高、温度低、含氧量低、完全黑暗,被称为“地球第四极”。2020年11月10日,我国著名的“奋斗者”号载人潜水器,在马里亚纳海沟成功坐底,深度达10909米,刷新了载人深潜的新纪录。在这个地球上环境最恶劣的区域之一,仍生存着多种物种,狮子鱼就是其中的典型代表。
生物学研究发现,狮子鱼骨骼细碎分布在凝胶状的柔软身体中,能承受近百兆帕的压力,相当1000个大气压强。常见的机器人,大多是由刚性结构组成,但刚性机器人在各种复杂环境执行任务时会受到各种限制;而仿生狮子鱼做成的软体机器鱼,是典型的“以柔克刚”,其特性是“适应”而非“抵抗”,不再用“钢筋铁骨”来抗压;控制电路、电池等硬质器件,像骨骼般分散融入凝胶状的软体中,通过这样的“刚柔相济”,实现内应力调控,而无需耐压外壳,就能适应深海高压的极端环境——这样的创新突破,是全人类的首个。李铁风成为了致力于研究软体机器人、机器鱼的先驱者。
鸟有翅膀,在空气中飞行;有的鱼其实也有“翅膀”,能在水中前进,比如蝠鲼和狮子鱼。此前在2017年,年仅30岁的李铁风,就从海洋生物“魔鬼鱼”蝠鲼那里获得灵感,设计了一款软体机器鱼,不仅“耐压”,而且还会“游泳”,加上他提出的一种全新的电驱动理论,从而带来全球最快的游动速度,潇洒地实现了“可下五洋捉鳖”。
一如其名,李铁风教授是科学实验之“铁”与智慧思考之“风”的极佳两结合。而“刚柔相济”的软体机器鱼,恰是内在骨骼之“铁”与外部软体之“风”的两结合。2021年3月,李铁风课题组等在国际顶级学术期刊《自然》发表了研究成果。
李铁风出生于湖南永州。高中毕业后,他进入浙江大学,后获得博士学位,读博期间到哈佛大学学习。2012年从哈佛大学学成归国,他加入了浙大,开始了“鹰击长空、鱼翔深底”的科研生涯。李铁风感慨:“理想的火焰要经得起‘泼冷水’,我们经历了十年的‘能推公式能搬砖,睡过地板晕过船’的生活,当最终我们看到纸上公式变成真,海底机器动起来时,真是喜极而泣。”
科学解决“为什么”的问题,技术解决“怎么办”的问题。牙医可以区分好牙与蛀牙,但那不是寻找“新相对论”,无法推翻爱因斯坦的“老相对论”。科学技术的每一项进步都是确定的,它当然不是“奇技淫巧”,李铁风也笑言他可不是在实验室里捣鼓“机器人女友”。真正的科研,就是让科学家们的才智自由流动,最终喷薄而出。
“管他几岁,青春万岁!”总是向前方进发,总是向高处攀登,总是向深处挖掘——这,就是青年科学家李铁风的“习习铁风”!