【特等獎學金】張如范：從菜鳥到特獎的成長 /編號:TR662IS

2015-01-15 10:13 來源：http://www.elinglong.com/ 閱讀：次

敢于立異創造條件也要上

　　回憶起當時的決定，張如范說自己想得很簡單，“就是不想讓自己懊悔。”從新回到高中的張如范發憤圖強，備考之路雖然艱苦，但他充斥了干勁，只是由于心中一直堅持的那個學術夢想。回到學校的第二次考試，他的成績便已攀升至年級第二名。2005年，張如范通過高考，順利考入中國石油大學（北京）化工學院。

　　張如范，清華大學化學工程系2009級直博生，師從魏飛傳授。攻讀博士期間，其所在團隊成功制備降生界上最長的碳納米管，實現了單根碳納米管的光學可視化及宏觀尺度下的可控把持，首次發現了宏觀標準碳納米管構造超光滑現象。目前以第一作者身份發表SCI論文6篇，其成果相繼發表在《做作-納米技術》(Nature Nanotechnology）, 《天然-通信》（Nature Communications）, 《先進材料》（Advanced Materials）, 《美國化學會納米》（ACS Nano）等國際頂級專業期刊上，申請6項專利，參加撰寫專著兩部。曾獲2013年中國納米科學與技術國際會議最佳墻報獎，2011年能源與環境新型納米材料國際會議最佳墻報獎、第13屆納米管科學與利用國際會議最佳墻報獎、巴斯夫首屆亞太地域科技論壇最佳墻報獎、2012年教導部博士研究生學術新人獎、2012年及2013年研究生國度獎學金、2012年金涌獎學金、2013年巴斯夫優良博士生特等獎、2013年清華大學研究生特等獎學金等聲譽。

　　談及翻新對于科研的重要性，張如范有一個很活潑的比方，“科研和做農活不同，不是一味地埋頭苦干就能夠出成果的，堅持的同時，更要重視方式。”碳納米管是一個跨專業的前沿領域，波及力學、化學、化工、材料等多門科學，需要綜合應用多種儀器設備對其機能進行測量和表征。然而張如范所在的實驗室是一個純化工實驗室，很多條件都不具備。面對這些艱苦，他雖然也會到外單位追求配合，但更多的是充足施展自己的主觀能動性，利用現有條件，巧妙改革，自制設備進行研究。

　　后記：王安石在《游褒禪山記》中提到：“而世之奇偉、瑰怪，十分之觀，常在于險遠，而人之所罕至焉，故非有志者不能至也。”張如范從自己口中的研究生“菜鳥”，一步步走來，成為同窗們交口稱頌的研究生特等獎學金取得者，完善地印證了此中深意。

跟隨幻想學不成名誓不還

機動機變無心插柳柳成蔭

　　大家都說他是“學霸”，可他卻說：“實在我以前是個菜鳥，而現在，也不外剛騰飛。”

堅持積累長風破浪會有時

　　終于，他從那些看似橫七豎八的數據中發明了彼此間的接洽，并由此樹立一種能成功描寫超長碳納米管成長的模型。在此實踐模型下，以前所有的數據，哪怕是曾經以為的“垃圾數據”都能得到公道的說明。根據這種機理模型的領導，張如范歷經3年研究，終于勝利制備出單根長度到達半米的碳納米管，這是目前世界上最長的碳納米管，超過現有記載的兩倍以上。這項工作發表在《美國化學會納米》（ACS Nano）上后，引起了普遍關注。美國納米迷信與技巧網（Nanowerk）、中心電視臺、國民日報等多家主流媒體都做了報道。

——記2013年清華大學研究生特等獎學金獲得者張如范

　　4年前，他從石油化工范疇，轉行到生疏的碳納米材料領域；

編纂：范麗

——題記

　　在那里，他很苦悶，很徘徊。一方面，他心坎有著萬丈激情，盼望做出“一番事業”，而有限的學術空間卻讓他感到與四周心心相印。“來到一個新環境，如果你不能接收它，被它同化，那你終極只會被它邊沿化”，張如范說道。在掙扎了一年之后，張如范固然門門測驗在院系本年級排第一，同時擔負院系內主要的學生干部，他仍是斷然毅然地做出一個旁人看來近乎“猖狂”的決議——退學。

　　以研究碳納米管的力學特征為例，慣例的做法是單根碳納米管固定在專門的力學儀器長進行丈量。這種測量個別需要精度達到納米級的專業裝備。可是張如范所在的實驗室并沒有這類設備，怎么辦？

　　4年后，他見證了世界最長碳納米管在清華實驗室的出生。

研通社記者戴傲

　　張如范創新性地提出，利用一根毛細管從懸空碳納米管側面“吹氣”，使其產生曲折，依據氣速大小、顆粒數目和粒徑以及碳納米管的彎曲水平來盤算其受力大小，從而測量出它們的力學性質。但為了能夠順利實現“吹氣”法，首先需要使碳納米管生長在存在必定溝槽的硅片基底上。而在硅片上刻槽的傳統方法是微加工工藝，本錢很高，制造一個合乎實驗請求的溝槽，成本瀕臨萬元。為了可以下降成本，張如范再次思考：既然微加工方法如斯之貴，何不將三塊硅片高低拼接在一起，構成一個溝槽？然而，這種粘接硅片的方法卻面臨一個要害的難題：沒有可能耐受1000攝氏度實驗高溫且不揮發不影響碳納米管生長的粘合劑。張如范嘗試了大料有機和無機材料，都沒有成功。忽然有一天，在和師姐聊天中，他靈光一現，心想：何不必金屬箔片作為粘合劑呢？他將小片鋁箔放在硅片之間，而后在高溫下將鋁箔融化。冷卻之后，鋁箔從液態變為固態，就可以將所粘附的硅片牢堅固定住，從而完美地做出實驗所需的溝槽，而且加工成本簡直為零。

　　他決定先嘗試在碳納米管上掛載別的顆粒，摸清其中的原理，再來做魏飛老師部署的課題。據張如范自己回想，他大略累計實驗了幾十種材料，每一種從設計到籌備再到操作，都要破費多少天的時間。就在一直重復的實驗中，他發現掛載Ti02顆粒的碳納米管，因為顆粒對可見光有很強的散射才能，從而實現了光學顯微鏡下單根碳納米管的可視化察看。他敏感地意識到這一偶爾發現當面的意思，很快方便用這種景象設計出一種簡略但有效的測量單根碳納米管力學性質的辦法。他的這一發現被魏飛老師評估為足以在《科學》（Science）上發表，并最終發表在材料領域國際頂級專業期刊《先進材料》（Advanced Materials）上。

　　4年間，他分秒必爭、匠心獨運、變廢為寶，持續攻克世界級科研困難；

　　張如范認為：“科研的提高，大多來自堅持跟積累。如果自己沒有始終保持做超長碳納米管的制備，假如本人沒有長期積聚實驗數據，如果沒有這種對于科研事業百分百的付出，不會有當初的研究結果。”

　　與大多數人猜想的特獎失掉者的高出發點不同，張如范早期的求學生活歷經崎嶇。2004年，他以3分之差和西安交通大學失之交臂，在家長和老師的倡議下，“心不甘情不愿”地去了第二意愿的院校。

圖為張如范局部科研筆記和科研記錄。記者范麗攝

　　2009年，張如范以優良的成就從本科院校輸送到清華大學化工系。那年春季，他提前來到清華做本科畢業設計，追隨魏飛老師做超長碳納米管制備與性質方面的研討,清華行業培訓班。當時，魏飛教學最初給張如范制訂的“練手”課題是應用碳納米管掛載某種催化劑，研究其反響機理。然而，這個課題對之前從未接觸碳納米管相干常識的張如范而言幾乎難于登天。只管張如范“折騰”得非常辛勞，但催化劑就是無奈掛載到碳納米管上，更別提研究反映機理。看到別人在試驗方面突飛猛進，他一度發生了很強的挫敗感。眼見3個月的畢設時光已從前大半，他心急如焚。但生成樂觀的他并不因而廢棄，而是持續在這個課題上盡力。

　　這一連串奇妙的創意在《進步資料》（Advanced Materials）上發表后接踵被天然出版團體-亞洲材料（NPG Asia Materials）以及美國納米科學與技術網站Nanowerk兩個有名網站評為亮點文章。張如范說，“這是一個看似很‘山寨’的方法，然而背地卻蘊含著許多巧妙的構思。有句話叫做‘有條件要上，沒有前提發明條件也要上’，做研究就須要有這種闖勁。”

　　擅長和酷愛總結積累，是張如范科研工作的一個寶貝。張如范說，他均勻每十天半個月，便要總結反思自己這段時間的科研成果，對于自己的過錯、怠惰、懈怠，當真地進行自我批評。4年的科研路上，他寫下的科研筆記和科研記載已達十余本。對他而言，這厚厚的每一本，都是他值得發掘的寶藏，這些總結和積累更是他日后良多重大成果的基石。

從“菜鳥”到特獎的成長之路

　　對于這段閱歷，張如范總結成一句話：“一個人要敢于直面自己內心的膽怯，追隨自己心中的妄想。”

　　張如范的一個重要研究方向是進步碳納米管的長度，使其達到米級甚至更長，從而為超強纖維等材料的制備供給可供抉擇的材料。然而，這卻是一個世界性的難題。在從事超長碳納米管制備的進程中，他常常會碰到碳納米管結束生長的情形。屢次失敗后，他經常習慣于把以往所有的實驗數據進行收拾和剖析，努力從中尋找蛛絲馬跡。

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