【特等奖学金】张如范：从菜鸟到特奖的成长 /编号:TR662IS

2015-01-15 10:13 来源：http://www.ceo315.org/ 阅读：次

敢于立异创造条件也要上

　　回忆起当时的决定，张如范说自己想得很简单，“就是不想让自己懊悔。”从新回到高中的张如范发愤图强，备考之路虽然艰苦，但他充斥了干劲，只是由于心中一直坚持的那个学术梦想。回到学校的第二次考试，他的成绩便已攀升至年级第二名。2005年，张如范通过高考，顺利考入中国石油大学（北京）化工学院。

　　张如范，清华大学化学工程系2009级直博生，师从魏飞传授。攻读博士期间，其所在团队成功制备降生界上最长的碳纳米管，实现了单根碳纳米管的光学可视化及宏观尺度下的可控把持，首次发现了宏观标准碳纳米管构造超光滑现象。目前以第一作者身份发表SCI论文6篇，其成果相继发表在《做作-纳米技术》(Nature Nanotechnology）, 《天然-通信》（Nature Communications）, 《先进材料》（Advanced Materials）, 《美国化学会纳米》（ACS Nano）等国际顶级专业期刊上，申请6项专利，参加撰写专著两部。曾获2013年中国纳米科学与技术国际会议最佳墙报奖，2011年能源与环境新型纳米材料国际会议最佳墙报奖、第13届纳米管科学与利用国际会议最佳墙报奖、巴斯夫首届亚太地域科技论坛最佳墙报奖、2012年教导部博士研究生学术新人奖、2012年及2013年研究生国度奖学金、2012年金涌奖学金、2013年巴斯夫优良博士生特等奖、2013年清华大学研究生特等奖学金等声誉。

　　谈及翻新对于科研的重要性，张如范有一个很活泼的比方，“科研和做农活不同，不是一味地埋头苦干就能够出成果的，坚持的同时，更要重视方式。”碳纳米管是一个跨专业的前沿领域，波及力学、化学、化工、材料等多门科学，需要综合应用多种仪器设备对其机能进行测量和表征。然而张如范所在的实验室是一个纯化工实验室，很多条件都不具备。面对这些艰苦，他虽然也会到外单位追求配合，但更多的是充足施展自己的主观能动性，利用现有条件，巧妙改革，自制设备进行研究。

　　后记：王安石在《游褒禅山记》中提到：“而世之奇伟、瑰怪，十分之观，常在于险远，而人之所罕至焉，故非有志者不能至也。”张如范从自己口中的研究生“菜鸟”，一步步走来，成为同窗们交口称颂的研究生特等奖学金取得者，完善地印证了此中深意。

跟随幻想学不成名誓不还

机动机变无心插柳柳成荫

　　大家都说他是“学霸”，可他却说：“实在我以前是个菜鸟，而现在，也不外刚腾飞。”

坚持积累长风破浪会有时

　　终于，他从那些看似横七竖八的数据中发明了彼此间的接洽，并由此树立一种能成功描写超长碳纳米管成长的模型。在此实践模型下，以前所有的数据，哪怕是曾经以为的“垃圾数据”都能得到公道的说明。根据这种机理模型的领导，张如范历经3年研究，终于胜利制备出单根长度到达半米的碳纳米管，这是目前世界上最长的碳纳米管，超过现有记载的两倍以上。这项工作发表在《美国化学会纳米》（ACS Nano）上后，引起了普遍关注。美国纳米迷信与技巧网（Nanowerk）、中心电视台、国民日报等多家主流媒体都做了报道。

——记2013年清华大学研究生特等奖学金获得者张如范

　　4年前，他从石油化工范畴，转行到生疏的碳纳米材料领域；

编纂：范丽

——题记

　　在那里，他很苦闷，很徘徊。一方面，他心坎有着万丈激情，盼望做出“一番事业”，而有限的学术空间却让他感到与四周心心相印。“来到一个新环境，如果你不能接收它，被它同化，那你终极只会被它边沿化”，张如范说道。在挣扎了一年之后，张如范固然门门测验在院系本年级排第一，同时担负院系内主要的学生干部，他仍是断然毅然地做出一个旁人看来近乎“猖狂”的决议——退学。

　　以研究碳纳米管的力学特征为例，惯例的做法是单根碳纳米管固定在专门的力学仪器长进行丈量。这种测量个别需要精度达到纳米级的专业装备。可是张如范所在的实验室并没有这类设备，怎么办？

　　4年后，他见证了世界最长碳纳米管在清华实验室的出生。

研通社记者戴傲

　　张如范创新性地提出，利用一根毛细管从悬空碳纳米管侧面“吹气”，使其产生曲折，依据气速大小、颗粒数目和粒径以及碳纳米管的弯曲水平来盘算其受力大小，从而测量出它们的力学性质。但为了能够顺利实现“吹气”法，首先需要使碳纳米管生长在存在必定沟槽的硅片基底上。而在硅片上刻槽的传统方法是微加工工艺，本钱很高，制造一个合乎实验请求的沟槽，成本濒临万元。为了可以下降成本，张如范再次思考：既然微加工方法如斯之贵，何不将三块硅片高低拼接在一起，构成一个沟槽？然而，这种粘接硅片的方法却面临一个要害的难题：没有可能耐受1000摄氏度实验高温且不挥发不影响碳纳米管生长的粘合剂。张如范尝试了大料有机和无机材料，都没有成功。忽然有一天，在和师姐聊天中，他灵光一现，心想：何不必金属箔片作为粘合剂呢？他将小片铝箔放在硅片之间，而后在高温下将铝箔融化。冷却之后，铝箔从液态变为固态，就可以将所粘附的硅片牢坚固定住，从而完美地做出实验所需的沟槽，而且加工成本简直为零。

　　他决定先尝试在碳纳米管上挂载别的颗粒，摸清其中的原理，再来做魏飞老师部署的课题。据张如范自己回想，他大略累计实验了几十种材料，每一种从设计到筹备再到操作，都要破费多少天的时间。就在一直重复的实验中，他发现挂载Ti02颗粒的碳纳米管，因为颗粒对可见光有很强的散射才能，从而实现了光学显微镜下单根碳纳米管的可视化察看。他敏感地意识到这一偶尔发现当面的意思，很快方便用这种景象设计出一种简略但有效的测量单根碳纳米管力学性质的办法。他的这一发现被魏飞老师评估为足以在《科学》（Science）上发表，并最终发表在材料领域国际顶级专业期刊《先进材料》（Advanced Materials）上。

　　4年间，他分秒必争、匠心独运、变废为宝，持续攻克世界级科研困难；

　　张如范认为：“科研的提高，大多来自坚持跟积累。如果自己没有始终保持做超长碳纳米管的制备，假如本人没有长期积聚实验数据，如果没有这种对于科研事业百分百的付出，不会有当初的研究结果。”

　　与大多数人猜想的特奖失掉者的高出发点不同，张如范早期的求学生活历经崎岖。2004年，他以3分之差和西安交通大学失之交臂，在家长和老师的倡议下，“心不甘情不愿”地去了第二意愿的院校。

图为张如范局部科研笔记和科研记录。记者范丽摄

　　2009年，张如范以优良的成就从本科院校输送到清华大学化工系。那年春季，他提前来到清华做本科毕业设计，追随魏飞老师做超长碳纳米管制备与性质方面的研讨,清华行业培训班。当时，魏飞教学最初给张如范制订的“练手”课题是应用碳纳米管挂载某种催化剂，研究其反响机理。然而，这个课题对之前从未接触碳纳米管相干常识的张如范而言几乎难于登天。只管张如范“折腾”得非常辛劳，但催化剂就是无奈挂载到碳纳米管上，更别提研究反映机理。看到别人在试验方面突飞猛进，他一度发生了很强的挫败感。眼见3个月的毕设时光已从前大半，他心急如焚。但生成乐观的他并不因而废弃，而是持续在这个课题上尽力。

　　这一连串奇妙的创意在《进步资料》（Advanced Materials）上发表后接踵被天然出版团体-亚洲材料（NPG Asia Materials）以及美国纳米科学与技术网站Nanowerk两个有名网站评为亮点文章。张如范说，“这是一个看似很‘山寨’的方法，然而背地却蕴含着许多巧妙的构思。有句话叫做‘有条件要上，没有前提发明条件也要上’，做研究就须要有这种闯劲。”

　　擅长和酷爱总结积累，是张如范科研工作的一个宝贝。张如范说，他均匀每十天半个月，便要总结反思自己这段时间的科研成果，对于自己的过错、怠惰、懈怠，当真地进行自我批评。4年的科研路上，他写下的科研笔记和科研记载已达十余本。对他而言，这厚厚的每一本，都是他值得发掘的宝藏，这些总结和积累更是他日后良多重大成果的基石。

从“菜鸟”到特奖的成长之路

　　对于这段阅历，张如范总结成一句话：“一个人要敢于直面自己内心的胆怯，追随自己心中的妄想。”

　　张如范的一个重要研究方向是进步碳纳米管的长度，使其达到米级甚至更长，从而为超强纤维等材料的制备供给可供抉择的材料。然而，这却是一个世界性的难题。在从事超长碳纳米管制备的进程中，他常常会碰到碳纳米管结束生长的情形。屡次失败后，他经常习惯于把以往所有的实验数据进行收拾和剖析，努力从中寻找蛛丝马迹。