今年3月14日，我赶去位于上海西郊的沪杏科技图书馆参加一个以智慧纤维为主题的青年学者论坛，智能纤维带动的大纤维产业革命是一个近来在科技界、产业界、投资界内开始不断升温的话题。我有幸在国际上刚刚出现这一波热潮的初期就作为观察者参与其中，对与此有关的话题、动向一直在跟踪。这次会议开始前几分钟，我听到有人叫我的名字。回头一望是个精气神很足，但不失稳重的学者，见我有点诧异，他赶紧自报家门：我是来自东华大学材料学院的启明星张耀鹏，一直在启明星通讯报道中看到您的名字，今天有缘相见。哈哈，启明星加上大纤维！于我而言，启明星都是我的朋友，这次又因纤维让我们走到一起，确实有缘，于是当场相约见面交流。正是这次见面交流让我们结识了一位在纤维领域做出了不凡成绩的探索者。以下就是2012级星友、东华大学材料学院张耀鹏研究员的成长故事。

 

 

（一）

 

　　张耀鹏，1977年出生，6岁时因为父亲工作调动，举家迁往湖北襄阳。其父参与了襄樊市合成纤维厂的筹建，后任该厂总工程师。耀鹏说他和纤维的缘分，或许可以从那时候开始。

 

　　1994年在高考选择专业时，张父从未来需求角度建议报考高分子材料或汽车专业，并介绍高分子材料在很多领域都有应用。如此，耀鹏就读于湖北工学院（现湖北工业大学）高分子材料与工程专业，毕业后考到中国纺织大学（现东华大学）硕博连读。

 

　　如果说，张耀鹏当年选择高分子材料作为专业很大程度上是受了父亲影响的话，那么后来走上纤维科研之路则主要是受东华大学邵惠丽和胡学超两位导师的指引。邵老师当年从日本东京工业大学博士毕业，回到东华后带的首位硕士研究生就是张耀鹏。邵老师对其影响最深的是如何把研究工作做得细致严谨。邵老师当年在东京工业大学做X光测试时，经常数日不休，这种务求认真、不怕吃苦的工作状态一直影响着耀鹏。作为博士生期间的导师，胡学超教授鼓励学生不惧权威、勇于思考、勤于动手，这一点对耀鹏的影响更深远。胡学超教授是国内最早用绿色技术制备纤维素再生纤维的开拓者。张耀鹏的博士论文工作是用纤维素绿色溶解工艺制备纤维素膜。他清楚记得刚进校时学院实验设备老旧、场地有限，课题组就在环保楼里暂借了三间实验室。对于实验需要但学校没有的设备，胡老师就让学生自己去查资料、设计，然后去找工厂加工。比如，市场上仅可以买到测试静态样品的浊度仪，而实验需要对动态样品进行测试，因此只能自己设计、制作。该仪器的核心部件是把光信号转变成电信号的光电池。向老师请教后，张耀鹏骑着自行车去北京东路机电商店一条街，货比三家地淘零配件。测试仪中还需要一些螺杆传动装置，就和学院里自制仪器的专家杨定海老师一起讨论、设计和加工。直到现在，杨老师设计的一批自制仪器仍是材料学院的一大特色。

 

　　两位导师的指导方式和风格也让耀鹏受益良多，“我们学生的思维往往很发散，胡老师会告诫我们要抓住主线，要把主要目标搞清楚，抓大放小，否则什么都做不好。而邵老师的风格是要求学生认真负责做好每一样工作，同时要求学生把实验做得精细。这两种不同的风格都让我们从不同的侧面受益。”张耀鹏说。

（二）

 

　　2002年10月博士毕业，耀鹏也曾在去公司还是做科研这两者间徘徊过，也曾面试了通用塑料等公司。但在胡老师和材料学院朱美芳院长的建议下，最终选择留校。按当时学校规定，通常留校工作满两年才可出国进修。2004年6月，尽管耀鹏工作未满2年，朱美芳院长仍同意推荐其去日本川村理化学研究所做博士后研究，还对他说：“我相信你会回来的。”耀鹏说这句话一直萦绕在他耳边：“一方面督促我在学习上要不落人后，一方面也是提醒自己要回报母校。”博后3年，张耀鹏突破原来的研究方向，开展了微流控生物化学芯片研究，利用不到半张名片大小的芯片实现DNA的检测、分离，甚至将十几层楼高的精馏塔功能微缩在此芯片中。在这所由企业建立的研究机构中，张耀鹏接触到很多新领域的知识，对其后续的发展奠定了坚实的基础。

 

　　2007年，张耀鹏回到东华原来的课题组。在确定科研方向时，胡学超老师又一次给了其重要建议：不要重复课题组及留日期间的原来方向，而要发挥东华纺丝的优势，结合留日所学微流体技术，取长补短，做出自己的特色。蜘蛛和蚕经过上亿年的演化，形成了非常精妙的纺丝技术，可以在常温常压下低耗绿色地纺出力学性能优异的动物丝。尤其是蜘蛛丝，其韧性超过任何一种合成纤维。“我们从2004年起，就想以蜘蛛和蚕为师，仿生制备人造蜘蛛丝。但由于多方面原因，进展一直不明显。”张耀鹏想到，微流体技术可以很好地对蜘蛛和蚕的纺丝器及纺丝过程进行模拟，因此提出了微流体仿生纺丝的新思路，开辟了一个新的方向。

 

　　由于该课题颇具新颖性和创新性，张耀鹏回国后数月就申请到了市教委的晨光计划，获得了个人科研生涯的第一桶金。在此基础上，张耀鹏又先后获得上海市浦江计划、启明星计划、曙光计划以及多项国家自然科学基金的资助。科研方向也从蜘蛛丝的仿生纺丝逐渐拓展到了基于丝素蛋白的生物医用材料的研究。

 

 

（三）

 

　　以蚕丝为原料，通过微流体仿生纺丝技术，张耀鹏团队在空气中将丝条直接卷绕成型，制备了强度和韧性媲美甚至超过天然蚕丝的人造蚕丝。通过和上海交通大学合作，以重组蜘蛛丝蛋白为原料，利用高度仿生的微流体纺丝芯片及绿色环保的纺丝方法，制备了力学性能优异的人造蜘蛛丝。

 

　　虽然单丝初战告捷，但通过静电纺制备的丝素蛋白组织工程支架却入水即化、手碰即破，没有医用价值。为了克服这些致命的弱点，他们尝试将单丝增强增韧的原理应用到丝素组织工程支架上。“生鸡蛋中的蛋清和蛋黄可和水互溶，而熟鸡蛋就不溶于水。我们采用一种巧妙的后处理方法使丝素蛋白组织工程支架也不溶于水，同时其强韧性大幅提高，如此克服了其水解和脆弱的难题。”张耀鹏说。以上过程说说简单，但张耀鹏他们用了4～5年的时间，经过大量实验，逐步将支架的强度提高到最初状态的22倍，为仿生蚕丝支架进入生物医用领域奠定了基础。在此基础上，耀鹏他们与上海市第六人民医院合作，利用该蚕丝蛋白支架成功进行了人工尿道重建和修复方面的研究。与解放军总医院合作，通过干细胞复合蚕丝蛋白支架，促进了受损肝脏的再生。

 

 

（四）

 

　　2015年，张耀鹏意识到用溶液法推进仿生纺丝产业化有一定困难，因此独辟蹊径提出了用添食育蚕法来制备多功能蚕丝。即在蚕宝宝进食的桑叶上喷洒或在人工饲料中掺混二氧化钛、石墨烯、碳纳米管等纳米材料，利用简便的方法赋予蚕丝新的特性和功能。如喂食蚕含二氧化钛的饲料后，蚕吐出来的蚕丝不仅能抗紫外、抗菌，而且还能使蚕丝的强度提高三分之一。由于此工作的新颖性，美国化学会化学化工新闻对此进行了特别报道。在此之后，添食育蚕法逐渐成为国内外研究的热点之一。清华大学张莹莹副教授用喷洒了石墨烯的桑叶喂食蚕，所得蚕丝炭化后得到的导电材料有望用于人体电信号的传感。多家国外媒体邀请张耀鹏对此工作进行评论。

 

 

（五）

 

　　2007年，张耀鹏回到东华大学当年即被聘为副研究员；2012年，耀鹏35岁那年被聘为研究员；两年后担任东华大学纤维材料改性国家重点实验室副主任；曾获教育部高等学校科学研究优秀成果奖科技进步二等奖、上海市科技进步二等奖、中国纺织工业协会科学技术二等奖；参与建设的“高分子化学”课程曾被评为国家精品课程；共发表SCI论文50余篇，部分成果被美国化学与工程新闻（C&EN）作为亮点报道；申请专利43项（其中授权中国专利21项、公开日本专利4项）；参编《化学纤维手册》、《绿色纤维和生态纺织新技术》专著2部。受邀在2013年全国高分子学术论文报告会、2014年国际丝会议和2015年欧洲材料研究学会春季会议等会议做邀请报告20余次。

 

　　2016年张耀鹏赴美国纽约州立大学石溪分校做为期一年的访问学者，从事同步辐射技术在高聚物结构分析方面的研究。早在2009年上海光源试运行期间，张耀鹏就有幸成为其首批用户，开展了同步辐射技术在仿生纺丝方面的研究。“因为要仿生，首先可用同步辐射技术对蚕宝宝进行高分辨CT成像，了解蚕的腺体和纺丝器结构，进而设计仿生纺丝器。其次，可用同步辐射光源研究人造蚕丝、蜘蛛丝的结构并和天然蚕丝作比较，为制备高性能动物丝提供指导。”耀鹏说他的一半成果都与上海光源有关。上海光源目前还计划建设纤维研究专用线站，一旦建成可是对大纤维事业的莫大支持！

 

　　张耀鹏是今年3月初回的国，回来没几天就赶上参加上海东方科技论坛以“智慧纤维”为主题的青年学者论坛。正是在那次会上，笔者和耀鹏相约了这次启明星采访，如本文开头所表达的，是对大纤维即智能纤维发展的共同关注和兴趣把我们联系在了一起。

 

　　结束采访前，张耀鹏应我们之请，谈了他对最近越来越热的“大纤维”或者说智能纤维的判断：“大纤维是因智能纤维，或者说是因智慧纤维的出现而引发的一场有可能改变整个纺织业乃至诸多产业面貌的产业变革，其可能的影响面不仅仅是纺织服装、智能家居和医疗保健，还可能涉及仿生制备和人造器官等。大纤维革命的核心是提升人们的生活质量，这也是材料、信息和纳米等技术发展到一定阶段必然出现的产物。今天的大纤维对于人类社会的价值就类似于20世纪90年代硅片对于信息产业的贡献。