携手清华大学原校长顾秉林院士，带你了解“材料世界”

由北京市科学技术协会牵头，联合北京广播电视台，北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会，北京市教育委员会，北京市广播电视局，北京市财政局共同出品，清华大学，航天科技集团五院联合出品，北京科普发展与研究中心执行，北京广播电视台卫视频道中心承制的科学文化教育节目《大先生》第三季，已于6日21:05在北京卫视播出。本期节目有幸邀请到了物理学家和材料科学家，中国科学院院士，清华大学原校长，北京市科学技术协会第七、八届主席，清华大学高等研究院院长顾秉林，就让我们跟随顾秉林的脚步，进一步了解“材料世界”。

“材料学科”促进航天事业快速发展

在当今这个日新月异的时代，材料科学与材料设计作为科技进步的基石，正以前所未有的速度推动着社会各个领域的变革与发展。它们不仅是理论创新的温床，更是实践应用的先锋，深刻影响着科技、医学、航天航空等方面的发展。

近日，“嫦娥六号”实现了人类历史上首次从月球背面采样返回的壮举，这一成就堪称中国探索宇宙历程中的璀璨明珠，闪烁着耀眼的光芒，标志着中国航天事业取得重大突破，展现了中国在航天科技领域越来越卓越的实力与创新能力，而“材料学科”在其中功不可没。

为了了解“材料学科”是如何助力中国航天事业发展的，“未来团”来到了航天科技集团五院一探究竟。

为保持嫦娥六号探测器上国旗色彩恒久如新，科学家们独具慧眼地选用了玄武岩这一天然耐辐照材料。通过高超的工艺技术，他们将坚硬的玄武岩拉成只有头发丝1/3直径细度的丝，进而制作成国旗。这不仅确保了国旗在月球极端辐射环境下的色彩稳定，还因月球表面本就富含玄武岩，从而免除了对材料耐受性的额外担忧，体现出了材料科学进步的重要作用。

再例如，祝融号火星车顶部的“集热窗”，在选材过程中，科研团队历经多次尝试与突破。起初，他们倾向于采用石英玻璃，但其最终成品重达15公斤，增加了火星车的负载与发射成本，因此放弃；随后，团队的目光转向了钢化玻璃，期望通过减重来降低负担，然而仍不理想。紧接着他们想到了第三种方案——飞机上舷窗用的有机玻璃，遗憾的是，其特性仍未能完全符合火星车的特殊需求。

最终，在众多材料中脱颖而出的，是一种名为“聚酰亚胺”的膜，其厚度仅50微米，却完美契合了火星车对集热、轻质、耐用的多重需求。而这一材料科学的重大突破，实现了中国航天事业质的飞跃。

顾秉林院士提出“材料设计”概念

实际上，在“材料设计”理念诞生之前，新材料的发现往往依赖于耗时耗资的“试错法”。这个方法不仅效率低下，且成本高昂。而有了材料设计指导思想以后，通过材料计算，特别是人工智能与材料科学的深度融合，科学家们得以进行精准模拟，直接指向研究的核心方向，极大地缩短了新材料研发的时间周期，降低了研发成本。

不过中国科学家对“材料设计”这一前沿领域的认知，起初是陌生的。直到顾秉林在风华正茂的34岁之际，被派到丹麦深造，这一局面才得以改观。作为同批学生中的年轻才俊，顾秉林倍加珍惜这次留学机会，勤勉不辍，即便是在飓风肆虐、办公室内空无一人时，他依旧坚守在办公室，沉浸在自己的研究工作之中。

而他当时博士论文的工作主要就是探索如何去改造材料的性能，这也是最初“材料设计”概念在他脑海中萌生的契机。回国后，他高瞻远瞩地提出了“材料设计”的概念：从原子、分子角度揭示材料的组分、结构和性能之间的关系，设计具有特定成分和结构的新材料，实现所需要的新性能。

由此可见，顾秉林不仅是教育事业的守望者，还是科研领域的领航者；他用自己的智慧和汗水书写了辉煌的学术篇章，以高尚的人格魅力和深邃的教育情怀影响着一代又一代人。