鄭泉水

(清華大學(xué)，北京 100084)

(零一學(xué)院，廣東深圳 518118)

1 背景和我的研究簡況

1.1 時代背景和挑戰(zhàn)

近年來，國家對創(chuàng)新人才的重視達(dá)到了前所未有的高度，源于國家發(fā)展最核心要素，已從模式或增量型創(chuàng)新——快速追趕，轉(zhuǎn)變?yōu)槟芊駥崿F(xiàn)“從0到1”創(chuàng)新，能否自主培養(yǎng)國家戰(zhàn)略創(chuàng)新人才。但我們面臨的挑戰(zhàn)不小，特別是習(xí)總書記在2021年9月中央人才工作會議上專門指出，相關(guān)體制機制改革“破”得不夠，“唯論文、唯職稱、唯學(xué)歷、唯獎項”（“四唯”）等現(xiàn)象依然存在，人才評價體系有待完善；要把培育國家戰(zhàn)略人才力量的政策重心放在青年科技人才上，等等。

甚至有人預(yù)言：凡是在中國接受過初等教育和大學(xué)教育的學(xué)生，將來都不可能成為原創(chuàng)性的科學(xué)家。從全球華人對比猶太人的人均獲科學(xué)諾獎數(shù)只有微不足道的1∶2000這一數(shù)據(jù)來看，上述“極端”說法或許有一定道理。

1.2 我的學(xué)術(shù)之道

因為“文革”，我陰差陽錯地走過了一條“非常規(guī)”的求學(xué)之道；又因種種機緣巧合，我的學(xué)術(shù)之道是更加地“非常規(guī)”。下面，我把我的特殊學(xué)術(shù)經(jīng)歷和反思分享給大家，看看能否給各位帶來某種“矯枉過正”之效和特別的參考。

我先概括地說一下我自己的研究經(jīng)歷（圖1）。雖然我本科念的是土木工程，但我最先研究的是應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)。出訪英、法、德三年多，于1993年回國到清華大學(xué)任教職后，我從應(yīng)用數(shù)學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)向研究材料的本構(gòu)關(guān)系。到1999年左右，我快40歲的時候開始反思，如果繼續(xù)沿著當(dāng)時的方向走下去，“天花板”看得很清楚。我研究的是非均勻介質(zhì)的理論，但我意識到材料研究最重要的很可能不是均勻化理論，而是強韌性，以及發(fā)現(xiàn)全新功能的新材料。同時我也注意到，獲得過美國國家科學(xué)獎?wù)碌牧W(xué)家，比如馮·卡門、馮元楨等，都不是做純粹的力學(xué)，而是借道力學(xué)做改變世界的研究。因此我開始思考去做某個前所未有或有很大爭議、需要力學(xué)基礎(chǔ)、并且看不到天花板的“方向”。我運氣比較好，出道早，32歲成為清華的正教授，有些老本吃。當(dāng)然現(xiàn)在的局面比較復(fù)雜，清華的年輕老師在40歲之前評上教授變得非常難（雖然我自己在清華大學(xué)職稱評審委員會里，常常力推他們通過，但很難改變大環(huán)境）。我花了很多時間來重新思考未來做什么，2000年決定做納米力學(xué)，當(dāng)時還沒有納米力學(xué)一詞，我算是投入得比較早，雖然依然沒有跳出力學(xué)，但還是往前跨了一大步，從宏觀到納米。從2002年開始，我逐漸把“結(jié)構(gòu)超滑”做了起來。結(jié)構(gòu)超滑是我10多年后才清晰定義的一個全新領(lǐng)域，研究的是固–固界面間的“零”摩擦滑動；后來自然又延伸去開啟了一個特異的固–液界面方向——“極端疏水”。同一時期，從2001年起開始關(guān)注并研究本科生培養(yǎng)問題，到2009年創(chuàng)辦清華大學(xué)錢（學(xué)森力學(xué)）班，我在這方面花了很多時間。后來，我逐漸意識到，從0到1創(chuàng)新與頂尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)是密不可分的。

圖1 我的學(xué)術(shù)生涯

2 結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)：從0到1

2.1 初試“藍(lán)海”

為尋找未來方向，2000年初我安排了一次學(xué)術(shù)休假，去美國加州大學(xué)河濱分校的蔣慶教授那里待了兩個月。交流后，知道他也遇到類似的困惑。一起調(diào)研和探討后，我們決定嘗試一下碳納米管的問題。當(dāng)時力學(xué)界較普遍認(rèn)為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)不能研究納米材料，但我們注意到，材料界為測一個碳納米管的楊氏模量，用電共振的方法測量共振頻率，再用懸臂梁彈性模型反算出楊氏模量。結(jié)果算出的楊氏模量居然隨碳納米管直徑的增加呈現(xiàn)出一個快速下降的態(tài)勢，差了一個量級，對此他們也無法給出合理解釋。因為我對各向異性和非線性都很熟悉，所以猜測到可能是出現(xiàn)了局部的失穩(wěn)。組成石墨的石墨烯特別?。▎卧雍穸龋膹澢鷦偠群艿?，一旦失穩(wěn)，抗彎能力就完全不行了，相當(dāng)于有效高度就變成了只有直徑一半左右的高度，梁的彎曲剛度是高度的三次方，這樣一來就下降了8倍，這就很好地解釋了這一現(xiàn)象，期間我們也找到了失穩(wěn)的實驗證據(jù)。

我們比較幸運，這項工作一炮打響，第一篇論文就發(fā)表在了物理學(xué)最負(fù)盛名的期刊《物理評論快報》上[2]。這項工作也使得碳納米管力學(xué)不僅在中國，在世界范圍內(nèi)都取得了一個先驅(qū)性進(jìn)展；論文第一作者、我的博士生劉哲也獲得了全國優(yōu)秀博士論文獎。

2.2 仰望天空

但不久，我就看到了碳納米管力學(xué)的“天花板”，感覺還是太低了。2002年，我的主要精力轉(zhuǎn)向了結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)研究。這個轉(zhuǎn)向起因于一次偶發(fā)事件?我和蔣慶教授提出的一個概念和理論預(yù)測，即把多壁碳納米管的內(nèi)管抽出來，釋放以后它會沿著軸線來回振蕩運動[3]。當(dāng)時是赴美開會途中，我在蔣慶教授家住了兩晚，提出和推算出了這一猜想，前提是假設(shè)沒有摩擦磨損。這一概念被有關(guān)著名專家在《Physical Review Focus》上評價為是第一個機械振蕩頻率可以達(dá)到十億赫茲范圍的器件，認(rèn)為它對未來的多項關(guān)鍵技術(shù)將產(chǎn)生非常重要的影響。比如通信，波的接收需要濾波，采用的是共振器，如此高頻率的機械共振器從來沒有過。

因為這項工作，國家自然科學(xué)基金委主任和清華大學(xué)科研院分別緊急設(shè)置了專項基金，資助我牽頭快速成立了課題組開啟實驗研究。我從來沒做過實驗，但非常幸運地邀請到了清華材料領(lǐng)域的朱靜院士，中科院物理所的薛其坤院士、呂立和翁羽祥研究員，以及北大電子器件領(lǐng)域的彭練矛院士等一起合作。這些合作很關(guān)鍵，否則我有極大的概率“死”在路上，更不可能走到今天這么遠(yuǎn)。

2.3 無知無畏

但我很快意識到，碳納米管振蕩器做不成，因為振蕩頻率太快了，只能用光測；而碳納米管只有幾十納米的光測范圍，需長時間吸收光子，但高頻使得沒有足夠時間吸收足夠多的光子以探測頻率。我提出一個大膽的設(shè)想，即改用微米尺度石墨。我認(rèn)為采用多層石墨，也會產(chǎn)生類似碳納米管振蕩器的現(xiàn)象。這里面有一個小插曲，當(dāng)初我提出改用石墨的時候，遇到一片反對聲，大家認(rèn)為完全不可能?如果存在我預(yù)測的現(xiàn)象，鉛筆都不可能在紙上寫出字了！但我還是相信自己的直覺，決定做下去。這個決定背后還有一個非常大的動因，是當(dāng)時我已經(jīng)朦朦朧朧有一些認(rèn)識到，碳納米管振蕩器即使能做出來，也依然是在科學(xué)層面，因為無法一模一樣地批量生產(chǎn)出碳納米管振蕩器產(chǎn)品。可能是受到某次有微納加工領(lǐng)域?qū)＜覅⒓拥目缃缃涣鳎ㄎ页⒓哟祟惤涣?，且?010創(chuàng)建了清華大學(xué)交叉研究試點機構(gòu)——微納米力學(xué)與多學(xué)科交叉創(chuàng)新研究中心，見后）啟發(fā)，我意識到采用微加工技術(shù)可以用石墨制備出成千上萬“一模一樣”的“產(chǎn)品”。現(xiàn)在回頭看，這是一個至關(guān)重要的洞察。

但是，當(dāng)真要開始做時，另一個難題來了，我只能找自己的學(xué)生做，而我當(dāng)時只有力學(xué)背景的學(xué)生。幸運的是，期間我剛好有一位喜歡動手實踐的博士生?江博，他從小就對機械特別感興趣，喜歡開汽車，經(jīng)常拆了又裝。大概有兩三年的時間，實驗一次又一次地失敗，觀察不到預(yù)期結(jié)果，我的力學(xué)和物理基礎(chǔ)以及不斷深入的理解在這段艱難時期起到了非常重要的作用。當(dāng)時我也是焦頭爛額，因為精力都投入其中了，其他方面的產(chǎn)出快速下降。我跟江博一起討論分析各種可能原因，整個過程中，我也在拼命地看書、請教、做判斷，因為考慮到搭進(jìn)去的不只是我，還有一個學(xué)生能不能畢業(yè)的問題。最終，我們觀察到了石墨自回復(fù)運動現(xiàn)象，并于2008年在《物理評論快報》上發(fā)表了相關(guān)成果[4]，標(biāo)志著我們終于從 “死亡谷”谷底走了出來?國家自然科學(xué)基金委追加資助了我一個重點項目，接著清華大學(xué)投資近2千萬，支持我牽頭成立了“微納米力學(xué)與多學(xué)科交叉創(chuàng)新研究中心”（CNMM），有來自清華、北大、中科院等力學(xué)、材料、物理、化學(xué)、制備等領(lǐng)域的20余位教授加盟中心，1986年物理諾獎得主Heinrich Rohrer擔(dān)任中心首席顧問。結(jié)構(gòu)超滑科技的創(chuàng)立和清華錢班模式的創(chuàng)建，中心在其中起到了至關(guān)重要的作用。

2.4 結(jié)構(gòu)超滑

結(jié)構(gòu)超滑的原始概念或許可以追溯到數(shù)千年前。假如從文獻(xiàn)來看，我至今看到過的最早一篇可以跟結(jié)構(gòu)超滑關(guān)聯(lián)上的文獻(xiàn)發(fā)表在1983年，通過建立相互間由非線性彈簧連接的兩條一維原子鏈模型，理論預(yù)測可以實現(xiàn)靜摩擦等于零。但這篇文章發(fā)表35年之后還很少有引用。真正產(chǎn)生影響的是一項發(fā)表在1993年的“錯誤”工作?學(xué)者用分子動力學(xué)計算“發(fā)現(xiàn)”不只是靜摩擦為零，它的動摩擦也等于0；但是動摩擦等于0的結(jié)論很快就被證明過于草率，即僅能持續(xù)不超過1納秒。所以這件事在相當(dāng)長時間里幾乎沒人相信。真正的轉(zhuǎn)折點是到2008年，我們實現(xiàn)了石墨片自縮回現(xiàn)象。為解釋這個現(xiàn)象，我們注意到了之前的一些相關(guān)文獻(xiàn)。到2012年，我和博士生劉澤、楊佳瑞等證明了其實就是一個非共度接觸引起的摩擦抵消現(xiàn)象[5]。這項工作引起了全球性關(guān)注，可謂結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)的開端。到2016年，我漸漸清晰了如何定義結(jié)構(gòu)超滑這一全新的概念。什么叫結(jié)構(gòu)超滑？就是直接接觸的兩個固體表面作相對滑移時，發(fā)生持續(xù)不斷地摩擦近零、磨損為零的狀態(tài)[6]。這其中最異乎尋常（區(qū)別于極低摩擦，又稱超潤滑）、更加物理本質(zhì)的關(guān)鍵點，是磨損為零。我們又花了多年時間，才實驗證明了這一現(xiàn)象的真實存在。從2012年到現(xiàn)在，我們申獲了上百項技術(shù)專利，研發(fā)了數(shù)個產(chǎn)品原型樣機，并在《自然》雜志主刊上發(fā)表了該刊的第一篇結(jié)構(gòu)超滑的綜述展望[7]。

2.5 結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)的意義

為什么結(jié)構(gòu)超滑非常重要？它其實是涉及到物質(zhì)世界的一個最普遍的物理現(xiàn)象?運動。從科學(xué)層面講，牛頓定律、狹義相對論、電動力學(xué)、量子力學(xué)講的都是運動。從技術(shù)層面講，人類歷史上最偉大的十大發(fā)明，車輪經(jīng)常被放在第一位。所以，運動涉及到太多方面，導(dǎo)致的影響也巨大，比如說直到今天，全球一次性能源損耗有25%因摩擦產(chǎn)生，機械失效的80%由磨損導(dǎo)致。進(jìn)入第四次工業(yè)革命的一個基本途徑是器件的小型化，像通信連接、人腦機結(jié)合等等，全都需要小型化，但是摩擦磨損是這條基本路徑上原理性的“攔路虎”。因為無法繞開，很多技術(shù)實現(xiàn)不了。結(jié)構(gòu)超滑很可能成為第四次工業(yè)革命的一項根技術(shù)。

宏觀上，發(fā)生摩擦磨損的原理非常簡單，即表面凹凸不平，相關(guān)研究一直都在持續(xù)，如近期《自然》主刊上就有好幾篇相關(guān)論文發(fā)表。正常的摩擦系數(shù)，固體之間約在0.1～0.5范圍，加入潤滑油后也僅降低一個量級左右。日常遇到的最滑的，比如滑冰的冰刀與冰之間的摩擦系數(shù)大概也就0.01。所以自然會好奇，假如（原子意義上）接觸面最平了以后會怎樣？物理上，兩個平的表面之間依然有四種力，其中共價鍵、金屬鍵和氫鍵，都會產(chǎn)生很大摩擦；不僅有摩擦，還會有磨損。還有一種可能的力是極小的范德華相互作用，它是有可能摩擦近零的。當(dāng)然表面上還會有一些吸附，本身也是在表面上形成氫鍵，即使接觸區(qū)一時能被清理得干干凈凈，面臨的問題是滑動的時候又會產(chǎn)生。所以，正常情況下摩擦為零不可能，磨損為零也是不可能的。

結(jié)構(gòu)超滑已經(jīng)實現(xiàn)的記錄有哪些？我們實現(xiàn)了100 km滑移零磨損；沒有再跑下去，因為花的時間非常長。只要有磨損，不管多小都會有積累；但是磨損為零一直是零積累，除非是一些宇宙射線導(dǎo)致一些新的缺陷出現(xiàn)。我們證明了保持結(jié)構(gòu)超滑狀態(tài)所許可的壓強可高達(dá)5 GPa；速度高達(dá)飛機的速度，即1 000 km/h；測得的結(jié)構(gòu)超滑最低的摩擦系數(shù)是 1 0?6。此外，利用已經(jīng)實現(xiàn)的單塊結(jié)構(gòu)超滑片尺度（10 μm×10 μm），已經(jīng)基本可以構(gòu)建從微觀到宏觀的各種各樣基于超滑的應(yīng)用；現(xiàn)在我們是聚焦在微米，未來可能走到宏觀層面（圖2）。

圖2 結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)若干最新技術(shù)指標(biāo)

3 結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)：從1到N？

3.1 從0到1創(chuàng)新雙重死亡谷

回歸到什么是“從0到1”創(chuàng)新。從0到1創(chuàng)新特指可能產(chǎn)生巨大的歷史性影響、甚至是改變世界的源頭創(chuàng)新。從0到1創(chuàng)新意味著后面必須還做到1到N，不知道N有多大，N要非常大，才可以稱作為是一項從0到1創(chuàng)新。結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)目前只是走過了從0到1的階段，能不能走過1到N？我對此抱有信心。

這個時間周期非常長（圖3）[1]，一定會遭遇大大小小的“死亡谷”，從0到1創(chuàng)新是一個大的死亡谷；從1到N創(chuàng)新，即產(chǎn)品的從0到1創(chuàng)新，也要跨越一個大的死亡谷，且后面這個死亡谷可能更大，尤其是對于科研人員來講。我自己由于早年積累了較好的口碑，期間成功度過了很多難關(guān)，但在決定走向結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)之路時，依然遇到了非常大的困難，沒有人相信我們可以走過去。類似這種情況是很普遍的。20世紀(jì)初美國萊特兄弟發(fā)明了飛機以后，盡管美國早已經(jīng)是世界經(jīng)濟(jì)第一了，依然有兩三年的時間美國人說萊特兄弟是騙子?美國人怎么可以做源頭創(chuàng)新？直到飛機在歐洲引起了轟動。美國真正在源頭創(chuàng)新方面走通，是在二戰(zhàn)期結(jié)束，從德國挖走了一大批頂尖科技專家，尤其是范內(nèi)瓦·布什于1945年提出《科學(xué)：無盡的前沿》法案以后。

圖3 從0到1創(chuàng)新的雙重“死亡谷”[1]

3.2 我的“慘敗”初試和“復(fù)活”

技術(shù)大多是有時間窗口的，如果沒有及時做，一個非常有潛質(zhì)的技術(shù)（如結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)）可能就錯過機遇了。從“第一性原理”看，我認(rèn)為結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)研發(fā)是可以做的，因此我花了很多時間去嘗試，甚至賣了房去創(chuàng)辦了第一家公司。期間，唐仲英基金會（中國）專門捐贈的900萬元以及北京市科委資助的500萬元，對結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)走向研發(fā)起到了極為重要的作用。因為賣房，有人就相信我、跟投了錢；后面別人又把資金抽走了，我賠了更多錢。直到深圳市和深圳市坪山區(qū)兩級政府在2019年投入2.5億，然后我們從社會上籌資了6 000多萬，成立了世界上首個結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)研究所（深圳清華大學(xué)超滑技術(shù)研究所）和產(chǎn)業(yè)化公司（Friction X），才走到了現(xiàn)在的階段。我們相信在今年到明年之間，會渡過“死亡谷”的谷底。我們已經(jīng)研發(fā)出了五六個原型樣機，下一階段是與幾個頭部公司合作，一起聚焦產(chǎn)品樣機。這真是一個很長的周期，但我們已經(jīng)走過了將近20年，相信再過10年能夠走通。

科技成果產(chǎn)業(yè)化對學(xué)者來說，是一個更大的“死亡谷”。因為商業(yè)與學(xué)術(shù)研究的思維是不一樣的?？茖W(xué)研究，是100個失敗里面只要有1個成功了，報道這1個成功、順帶注明另有99個失敗就可以了，因為科學(xué)最主要的是發(fā)現(xiàn)。做產(chǎn)品，是100個里面，即使成功了99個，有1個失敗可能都算不上成功。

經(jīng)歷過慘痛的失誤，我十分認(rèn)同人們總結(jié)出的源頭創(chuàng)新技術(shù)市場化的如下若干原則。首先，要確定自己是否真的極其想做一項顛覆性的革命技術(shù)。其次，時機很重要，早了不行，晚了也不行。再次，開頭的選擇特別關(guān)鍵，要避開“大”和“全”，關(guān)注能不能在一個小市場形成壟斷；只有壟斷，才可能實現(xiàn)指數(shù)上升。另一個非常重要的是團(tuán)隊，如果沒有好的年輕團(tuán)隊肯定做不成，因為從0到1創(chuàng)新要花10年、20年，需要團(tuán)隊成員精力充沛、年輕、無畏。此外，是否有足夠持久的市場。巴菲特一年只投資一兩個項目，他說過一句很形象的話：最重要的是要找到一個坡道，這個坡道布滿了雪，沒人走過，你把雪球滾下去，它會越滾越大；這個坡道要非常長，雪球就可能滾得巨大無比了。不久前楊振寧先生在清華大學(xué)110周年校慶面向研究生的講話中，也說到類似的意思：最重要的不是聰明，不是努力，而是方向。

3.3 創(chuàng)新之國——以色列的啟示

以色列創(chuàng)新做得非常好。2013年我在以色列拜訪了兩位物理學(xué)家，創(chuàng)業(yè)的時候都60多歲了，當(dāng)時他們的技術(shù)已經(jīng)催生了四家上市公司。他們告訴我創(chuàng)業(yè)成功的四條公式：第一條是，做之前不存在的問題（但要有潛在的巨大需求）；第二條是，要有雄心；第三條是，有很清晰的解決方案；最后一條是，找一個經(jīng)理，要用年輕人，他可以對技術(shù)一竅不通，但是要信仰該技術(shù)，足夠聰明，足夠開放，愿意學(xué)習(xí)。最后一條讓我很震撼、給我的啟發(fā)非常大。

結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)怎么走下去？我舉自己的兩個案例。第一個發(fā)生在2021年，聘請了我的博士畢業(yè)才半年的學(xué)生彭德利來管理Friction X。第二個案例最初發(fā)生在2016年，我在美國偶遇老朋友王中林院士，他在研究摩擦納米發(fā)電機（TENG）。TENG非常有前途，但他遇到一個很棘手的問題：用摩擦發(fā)電，摩擦的同時會造成器件壽命縮減，因為摩擦?xí)?dǎo)致能耗，造成效率低。他建議我去嘗試在發(fā)電機領(lǐng)域應(yīng)用結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)。我很認(rèn)同結(jié)構(gòu)超滑發(fā)電機的用途前景會很廣，于是動員我的博士生來做，但沒能激發(fā)起任何一位學(xué)生來做這個方向。后來我找到了清華錢班當(dāng)時是一年級的一位學(xué)生，叫黃軒宇，他說他愿意試一試，慢慢就做起來了，理論上證明了微納尺度下，結(jié)構(gòu)超滑發(fā)電機可以比TENG提高1 000倍效率，壽命就更別提能提高多少了。理論驗證成功后，一幫博士生、博士后跟著他一起把樣機也做出來了[8]。我們把“能夠在極其微弱、頻率隨機不定的外界激勵下，高效地將激勵的能量轉(zhuǎn)化為電能，且尺度微小，功率密度極高，壽命超長的發(fā)電機”，命名為超級微發(fā)電機。這也是世界上第一臺超級微發(fā)電機（原型樣機）。我們目前已申請了多項專利。

3.4 顛覆性技術(shù)從細(xì)分市場開始

前面提到，先要聚焦某個細(xì)分市場，未來才可以走得長遠(yuǎn)。超級微發(fā)電機第一個有可能做到獨占的“產(chǎn)品”，我們認(rèn)為是未來可用于腦–機無線通訊的發(fā)電機。比如埃隆·馬斯克把腦–機有線通訊做得非常好，下一個目標(biāo)是植入和無線化。但他提出用無線充電的方案，原理上是非常困難的，尤其是放在大腦里面，因為無線充電難以做小且“愛”發(fā)熱。超級發(fā)電機是有可能做到的，它不僅微小，且?guī)缀鯖]有什么熱耗散，因為“沒有”磨損磨擦。又比如血糖檢測，目前植入進(jìn)去之后不能解決長期供電的問題。再如我們現(xiàn)在用的心臟起搏器的電池，體積大、壽命短。超級發(fā)電機如何發(fā)揮作用？我們?nèi)梭w到處都分布有血管，心臟跳動的時候會引起血管內(nèi)血壓的變化，所以你只要稍稍壓扁一下它，受壓之處就可以感受到壓力變化，進(jìn)而帶動超級微發(fā)電機發(fā)電。與我們合作的專家、醫(yī)生和醫(yī)療器件公司等認(rèn)為，如果一路順利，5～6年內(nèi)可以完成裝置系統(tǒng)、模擬實驗、動物實驗、臨床實驗等。我們相信在一個產(chǎn)品取得突破之后，未來就會有非常大的前景，涉及介入醫(yī)療、物流、智能商標(biāo)、國防工業(yè)等。（后記：黃軒宇領(lǐng)銜申報的“基于結(jié)構(gòu)超滑的超級微發(fā)電機”項目，在本報告3天后的3月22日，贏得了科技部主辦的首屆顛覆性技術(shù)大賽總決賽最高獎?優(yōu)勝獎）。

4 啟示和建議

4.1 我關(guān)注創(chuàng)新人才培養(yǎng)的初心

回顧整個40多年學(xué)研歷程，我再補充一下為什么對培養(yǎng)創(chuàng)新型學(xué)生有很大的熱情。從2001年開始，特別是2009年創(chuàng)辦了清華錢學(xué)森班之后，我用了20年時間持續(xù)不斷地深入思考、研究和實踐如何“發(fā)掘和培養(yǎng)有志于通過科技改變世界、造福人類的創(chuàng)新型人才，探索回答‘錢學(xué)森之問’”。

首先，是我在研究條件極困難的原江西工學(xué)院時期的求學(xué)和研究（1980?1989），除了本校恩師楊德品教授，多位著名教授（清華大學(xué)黃克智院士、北京大學(xué)郭仲衡院士、湖南大學(xué)熊祝華教授等）給了我極大的幫助和鼓勵。這個經(jīng)歷，促使我思考并通過清華錢班和我去年領(lǐng)銜創(chuàng)建的深圳零一學(xué)院，系統(tǒng)性實踐（全球）杰出導(dǎo)師對（全球）高潛創(chuàng)新學(xué)生的跨地域培養(yǎng)。

其次，是2000年以來的20多年里，我的科技創(chuàng)新研究全是我的學(xué)生具體執(zhí)行，我站在高處給他們指路、排憂解難、及時提出更高的要求等。然后是有很多（來自物理、材料、化學(xué)、微納加工技術(shù)、摩擦學(xué)、MEMS、電子等領(lǐng)域的）合作者，做交叉、甚至跨界創(chuàng)新，一定要有合作者。上述過程也培養(yǎng)了很多好學(xué)生，他們不僅與我一起開創(chuàng)和發(fā)展了結(jié)構(gòu)超滑科學(xué)技術(shù)，且自主開啟了相關(guān)全新理論或技術(shù)方向。如馬明副教授開啟了“范德華界面動力學(xué)”方向的研究，不僅僅是固–固界面，還有固–液界面；徐志平教授開啟了結(jié)構(gòu)超滑多物理場的基礎(chǔ)與設(shè)計理論；劉澤教授開啟了一項力學(xué)與先進(jìn)微納制造的交叉研究，即研發(fā)了適用于各種晶體金屬的納米成型技術(shù)；黃軒宇博士生（清華錢班2016級學(xué)生）從大一開始，開創(chuàng)了超級微發(fā)電機這個前途無量的新方向等。

從2003年開始，我也做了蠻長時間濕潤界面的研究。超疏水材料從1996年被提出，到目前為止一直沒有得到公認(rèn)的好的應(yīng)用，最大的問題是它的不穩(wěn)定性，有來自化學(xué)的不穩(wěn)定性，有來自力學(xué)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，有來自濕潤狀態(tài)的不穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和濕潤穩(wěn)定性是我和前博士生呂存景和李延深等率先做起來的，目前正致力于將研發(fā)的超級穩(wěn)定的超疏水材料推向大規(guī)模實際應(yīng)用。

4.2 建議

建議方面，我歸納三條：

（1）我們力學(xué)界要去思考未來是什么。如果現(xiàn)在還完全局限于力學(xué)，將來恐怕很難產(chǎn)生對國家有重要影響的成果?，F(xiàn)在這個時代，必須要有原創(chuàng)性的東西，這是國家最核心的需求。從0到1創(chuàng)新往往是來自于不同學(xué)科的交叉，它需要非常好的科學(xué)基礎(chǔ)，力學(xué)天然具有這方面的優(yōu)勢，關(guān)鍵是你是否知道真正的、本質(zhì)的問題在哪？假如說15年、20年以后，你希望能夠有很大的成就，換句話說能夠?qū)矣泻艽蟮呢暙I(xiàn)，我認(rèn)為現(xiàn)在就要打好力學(xué)基礎(chǔ)，去介入重大的問題。

（2）從0到1創(chuàng)新前提是方向大致正確，其次是要足夠聚焦、長期堅持。要找準(zhǔn)小問題，進(jìn)而放大，不要去做太多的問題。

（3）從0到1創(chuàng)新與培養(yǎng)年輕人密不可分。15歲 ～ 20歲是點燃激情的年齡段，我們現(xiàn)在的高考是不敢出錯，“四唯”等科技評價體系也使得年輕科研人員不敢做大問題，這樣一來我們走的就是一條一般的路徑。我們希望可以引導(dǎo)中學(xué)生開始思考大問題，及早地發(fā)現(xiàn)并激發(fā)有創(chuàng)新潛質(zhì)的年輕人，這也是清華錢班團(tuán)隊創(chuàng)辦深圳零一學(xué)院的初衷。

4.3 讓我們一起，攜手共創(chuàng)未來

關(guān)于錢班和深圳零一學(xué)院，可參考不少公開的報道，如《人民日報》2021年11月1日曾以“十二年深耕，清華大學(xué)錢學(xué)森班探索自主培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，‘試驗田’育出‘創(chuàng)新苗’”為題做了整版（深度觀察）報道；又如我和同事撰寫的《從星星之火到燎原之勢：拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的范式探索》（中國科學(xué)院院刊2021年第5期?？敖ㄔO(shè)世界科技強國”）。

我這里特意說一條“功利性” 心得：每一項從0到1創(chuàng)新都是一個長達(dá)10～20年的歷險記，而頂尖創(chuàng)新人才是在從0到1創(chuàng)新實踐過程中成長起來的。我已年過花甲，我對未來的所有“瘋狂”夢想，如果沒有高潛創(chuàng)新學(xué)子的同行，將永遠(yuǎn)不可能變成現(xiàn)實。因此，“力出一孔”，我和團(tuán)隊在“結(jié)構(gòu)超滑技術(shù)”和“拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”的研究，當(dāng)該以雙螺旋的方式跋涉邁進(jìn)。

深圳零一學(xué)院計劃借助數(shù)智技術(shù)，把全國乃至未來分布在全球的創(chuàng)新高潛學(xué)生、深圳頂尖科創(chuàng)企業(yè)的重大問題和全球頂尖導(dǎo)師，不求擁有、但求成效地高密度匯聚在一起，形成追求從0到1創(chuàng)新的小生態(tài)、產(chǎn)生學(xué)生–問題–導(dǎo)師“核聚變”。深圳零一學(xué)院試運行一年來，已初顯其可行性、吸引力和影響力。歡迎力學(xué)界同事以不同形式參與和共建深圳零一學(xué)院這一開放互贏平臺。假如你要去做問題，要引導(dǎo)一幫年輕人跟著你一起來做，到研究生階段才開始的話，他們多半已經(jīng)不敢做了。我希望深圳零一學(xué)院能夠匯集更多這種年輕人，我們一起來培養(yǎng)，一起攜手快速成長。

致謝：除了正文提到的人與事，還要感謝近20年來未顯名的我的所有學(xué)生、與我合作過的同事、所有的（特別是在我艱難跋涉“死亡谷”期間的）支持者，以及幾十年如一日堅定不移全力支持我的家人。