开栏语
中国特色社会主义新时代，亦是海归青年成长成才的新时代。近年来，华南理工大学不断深化人事制度改革，逐步构建具有全球竞争力的人才工作体系，引进了一大批具有家国情怀、勇攀高峰的优秀海归青年学者。他们在学校和所在学院的支持下，以探索新知、求真务实为己任，不断推动科技自立自强，在前沿领域屡创佳绩。“海归青年说”系列 道聚焦华南理工大学的海归青年学者，讲述他们在华园的成长经历和精彩故事，弘扬他们心系“国家事”、肩扛“国家责”的精神，展现新时代海归青年“ 效国家、服务人民”的自觉担当。
撰 ｜郑宇丹 方超 刘杨洋
视频制作｜刘杨洋 方超
摄制｜方贺 方超 刘杨洋 黄佳兰 白银银 彭伊婷
科学助理｜尹家福 刘禄
本科：清华大学化学工程系，2005-2009
硕博：美国理海大学化学系，2009-2013
博士后：美国阿克伦大学高分子科学系，2013-2015
独立研究员：美国橡树岭国家实验室，2015-2017
福布斯精英榜入选者：中国医疗健康和科技组 30 under 30，2017
教授：华南理工大学前沿软物质学院/发光材料与器件国家重点实验室，2017-至今
殷盼超
“如果我做的事真正推动了产业发展，对国家和社会有用，那会比登上这个精英榜更有意义。”五年前，殷盼超入选福布斯中国医疗、健康和科技组30位30岁以下精英榜。面对荣誉，他不忘初心。
“科研无国界但科学家有国界，什么身份决定了你的成果代表着哪个国家的科研水平”，2017年4月，殷盼超教授果断放弃美国橡树国家实验室的高薪职位，举家回国入职华南理工大学广州国际校区。
回国后，殷盼超教授牢记初心使命，践行立德树人，不断为社会输送“人才血液”。在科研领域，他围绕工业和国防重大需求，利用大科学装置创新研究方法，设计并合成基于分子簇-高分子的纳米复合材料，可应用于质子交换膜、气体分离膜、抗冲击材料等产品，服务新能源行业、汽车工业、航空航天等诸多领域的发展，其事迹和成果得到《人民日 》《南方日 》等媒体多次 道。耀眼的成就背后，是他对科学的独特审美。正如他所崇拜的同领域前辈德拜那样，科学的审美首先基于求知的纯粹，它应以服务人类为根本目的。
截至2022年8月，殷盼超已发表SCI收录论 122篇， 章总引用3370次；取得散射数据分析软件著作权2项，授权专利8项；多次应邀在国际前沿研讨会做大会和主旨 告。他所发展的普适性散射实验方法和数据分析工具，协助国内外十余个课题组解决了材料共性科学问题；对纳米分子溶液和本体的微观机制研究也更新了领域内对于材料溶液动力学和动态行为的认知。
殷盼超在介绍散射装置
1
质子交换膜，氢燃料汽车的心脏
今年2月举办的北京冬奥会，因广泛运用环保新技术，使“绿色”成为其最热代名词。而“绿色”的背后，是氢能的大放异彩。
氢，被认为是21世纪理想的清洁能源。除了首次作为冬奥会火炬唯一燃料，千余辆氢能源汽车更成为运输主力，保障了运动员们在赛区间的“绿色出行”。这些被称为“终极环保车”的氢能源汽车，在寒冷环境下可实现-30℃低温启动、-40℃低温存放和停机自动保护，每辆车每行驶100公里，可减少70公斤的二氧化碳排放，相当于14棵普通树木一天的吸收量。
氢能源公交车（素材源自央视新闻）
“我相信，总有一天氢气和氧气会造成产生光和热的无尽源泉。” 法国小说《神秋·岛》中如此描述氢气应用的潜力。相较于传统的燃料汽车，氢能源汽车之所以能够实现零碳排放，其中奥秘在于它的氢燃料电池，而该电池的最强动力源便是质子交换膜。这是殷盼超课题组的重点研究领域之一。
质子交换膜（上层）以及组装后的膜电极（下层）
2H?+ O? === 2H?O
这个在化学领域最简单易懂的氢气燃烧反应方程式，撑起了质子交换膜燃料电池的工作原理。在这颗汽车“心脏”里，氢气电离成氢离子和电子，电子在外电路提供稳定电流，为汽车加足马力。这个质子交换膜的作用在于防止电池阴阳极接触，它在传输氢质子的同时确保电子从外电路传输，而后氢离子和氧气反应，提供电能的同时生产出唯一排放物——水，真正实现低碳环保。
氢能源车唯一排放物是水（素材源自央视新闻）
殷盼超介绍，质子交换膜材料一直是课题组的攻坚领域，自己早在美国进行科研工作时，便研究聚乙二醇（PEG）和多酸基复合材料的质子导电机制。2017年回国后，殷盼超获国家自然科学基金、海外高层次引进人才、广东省科技厅自由探索项目等支持，带领课题组继续深入挖掘质子交换膜的性能。
质子交换膜工作原理（素材源自 络）
当前商用质子交换膜使用的是全氟磺酸型膜，不仅制作成本高达约800美元/㎡，而且工艺复杂，使得氢燃料电池的价格一直居高不下。
“价格只是一方面，如何保证氢燃料电池在沙漠甚至深空探测等极端环境下运行是我们更关心的。”对殷盼超而言，拓宽质子交换膜的应用场景是“头等大事”。
据悉，当前质子交换膜燃料电池需要配合加湿器使用，保证空气湿度达到90%RH，由水实现质子导电。此外，当燃料电池在80℃以上运行时，电池表面催化剂寿命会缩短。对此，课题组利用中子散射方法，研究已有材料的结构和构效关系，基于反馈所得的材料优化设计理念，将聚乙二醇与多金属氧酸盐复合，通过氢键构筑了稳定的三维 络结构，实现质子的高效传递。
这个过程中不需要水的参与，质子交换膜的运行温度可以高达120℃，意味着该种质子交换膜在高温和低湿环境下也具有优异的稳定性。
单电池制作中
灯泡亮起
“在完全脱离水的条件下，我们研发的质子交换膜可以达到不错的导电率。”殷盼超希望，经课题组优化的质子交换膜未来可以在不可预测的环境下发挥作用。
实验室购买的燃料电池测试仪
令人惊喜的是，制作1g该种质子交换膜仅需花费20元人民币。在油价不断高企的情况下，优化后的质子交换膜若能够得到应用，势必带动整车成本的下降，未来氢能源汽车也许是一种高性价比的全新选择。
2
抗冲击保护膜，不止用于谷爱凌的战衣
北京2022年冬奥会，有两位十分耀眼的明星。一位是谷爱凌，一位是苏翊鸣。在北京赛区的首钢滑雪大跳台上，运动员们需要从近50米的斜坡下滑完成空翻、转体、抓板等系列动作，无论是难度系数还是危险程度都令人咋舌。贴合运动员身体姿态的定制比赛服和拥有超强抗冲击性能的头盔让运动健儿抵挡重力和风阻的影响，在空中也能行动自如。殷盼超课题组研发的抗冲击材料和这些“战衣”有异曲同工之妙，不同的是，课题组研发的抗冲击材料应用范围更广，大到军事航天，小到运动防护。
谷爱凌在比赛（素材源自央视新闻）
走进课题组的化学实验室，一台正在自动搅拌的仪器吸引了 道组的注意。殷盼超介绍，这台仪器正在对聚乙烯醇（PVA）和课题组所选用的纳米颗粒进行加热搅拌，以达到分子级别共混，这是保证材料力学性能优越的关键。之后，它们会被制作成抗冲击材料，这也是课题组利用散射方法开拓的重要研究方向。
搅动的仪器
抗冲击材料能够吸收外界的冲击能，并迅速将能量耗散掉，从而达到缓冲减震的保护效果。它可以制作成人们生活中穿戴的防护设备，安防行动中的防弹衣，还可以用于汽车工业、航空航天等领域。
覆盖在鸡蛋上的抗冲击材料
然而，材料界一直存在着一个基础科学问题：材料的强度和韧性如“鱼和熊掌”般不可兼得。如何通过优化材料设计理念改变这样的两难境地呢？
“我们在实验中偶然发现一类离散型的纳米颗粒在体相状态下会表现出独特的粘弹性”，课题组的博士后尹家福如是说。据他介绍，抗冲击材料的研究源自两年前的意外发现。在此基础上，课题组以异辛基化笼形倍半硅氧烷衍生物为构筑基元，经由开环异位聚合法构建了一维“多足虫状”结构的杂化抗冲击材料，它兼备高强度和高韧性，实现“遇软则软，遇硬则硬”。
现场我们见到殷盼超实验室研发的抗冲击凝胶材料，用力捏它，触感十分“Q弹”。课题组的陈家董博士拿起锤子用力捶打它，捶打过程它会变形，但瞬间又恢复原样，且性能不变。
捶打后恢复原样的水凝胶
为了使 道组对材料性能的感观更加直接，陈家董博士拿出一个鸡蛋，将抗冲击薄膜包裹在鸡蛋上。鸡蛋从20厘米的高处做自由落体，落地时丝毫未见破损。陈家董将高度再加至30厘米、40厘米，有了抗冲击薄膜的“加持”，鸡蛋仍完好如初。
在抗冲击薄膜的保护下，鸡蛋毫发无损
除了优化抗冲击性能，课题组还在材料的可回收方面加以突破。当下回收与抗冲击材料相类似的塑料材料时，人们会通过填埋、焚烧、高温高压下高速剪切等方式处理，由此产生的过量碳排放、白色污染等问题不容小觑。“我们的材料可以实现随时随地回收，进行循环使用。”
殷盼超课题组计划将抗冲击材料发展成多功能集成材料，它的应用领域十分广泛。目前课题组已将它作为防弹衣材料进行了实验，从理论上来说，不论是加工成运动防护用具，亦或是制作成可穿戴设备的导电薄膜都是可以实现的。
导电薄膜示意图（素材源自 络）
如果优化后的抗冲击膜可以导电，未来的手机也许就是嵌入芯片后有如皮肤般的一层薄膜，麦克卢汉所说的“媒介是人的延伸”也就得到了完美呈现。
3
气体分离膜，让各种气体物尽其用
读到这，您也许会和我们一样产生疑问：明明这些科研成果有无限商业化的前景，为什么还停留在实验室阶段呢？
对于科研，殷盼超有着自己的审美。“我向往的是纯粹的基础科学研究，希望解决一个个问题，即使在外人看来有些问题是无意义的。”殷盼超表示，课题组的研究成果虽然可以做商业转化，但基础科研需要自己投入100%的专注力，如果在商业化应用方向做得太多会使自己分心，但自己愿意为应用研究提供方向，并培养更多热衷于应用领域的人才。
实验室的玻璃柜上写满了化学公式
在殷盼超心中，课题组最大的优势是“看见一些别人看不见的东西”。他致力于搭建一个上下游并包的专业科研团队，在化学、数学等各领域都能提供专业支持。团队特有的散射方法能够让他们看见物质最精细的结构和微观运行机制，为材料功能研发打下基础。
气体分离膜就是依据精细结构与微观运行机制确立的研究方向。当前全球气候变暖、大气污染等问题日益严重，全球能源结构调整及能源效率提高面临着更高的挑战。
课题组正在研发的气体分离膜便是针对上述问题。气体分离膜利用气体不同的运动速率，把混合气体筛选分离出来，得到单一成分的理想气体。例如，通过气体分离膜，只需施加压力便可以分离开采出来天然气和其中酸性气体二氧化碳，有效防止热值降低、管道腐蚀等问题。
气体分离膜运行示意图（素材源自 络）
目前，已有火电厂等实体单位对此表示浓厚的兴趣。未来只需在相关装置上安装一层薄薄的膜就可以实现气体分离，改变现代工业中广泛采用的精馏分离法能耗高、能源利用率低的现状。
自从2017年入职华南理工大学之后，不到5年时间，殷盼超课题组在专业领域内的世界顶级期刊《CCS Chem.》《J.Am.Chem.Soc.》《Angew.Chem.Int. Ed.》《Nano Lett.》等发 超过40篇，这个效率是他在美国橡树岭国家实验室的4至5倍。
“美国的同事都很好奇，为什么我现在的科研效率这么高？”殷盼超总结道：“做物理研究的人都比较‘孤独’，但华工给我提供了好的平台，将单打独斗的人合成一个团队，并且给予资金和政策保障，竞争力自然就上去了。”经过多年发展，殷盼超课题组已经形成从理论、材料制备、材料表征到功能材料发展，体系完备的上下游协同链条，团队的整体竞争力与同领域的世界一流水平齐平。
课题组设备
时间带来沉淀，对于团队组建和学生管理，殷盼超也逐渐有了自己的方式和心得。除了例行组会，殷盼超同样担任“本科生学业导师”，这是华南理工大学广州国际校区“现代书院制”与“全员导师制”的举措之一。他还会通过餐叙等日常方式加强沟通，了解组内每一位本科生和研究生的背景和兴趣，帮助他们找到合适的方向。对于有志从事科研的学生，殷盼超则会提出更高要求：“我希望他们参与完整的研究流程，从头到尾都体验过，拥有自己的思考能力。”他期盼学生们可以在中国科研领域发挥更大作用。
殷盼超在给本科生上课
手机闹钟响了起来，殷盼超起身前往华工附属幼儿园接小女儿放学。这是他每天的例行任务，上小学的孩子则由妻子接送。殷盼超说，平衡科研和家庭也是效率的体现。
对于殷盼超来讲，他始终想超越的，是他自己。
[1]krrrris. 燃料电池的工作原理[OL].( 2020-02-29)[2022-06-26]. https://www.bilibili.com/video/BV1tE411J721?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=0efcb8e2aa2c2e96e470f8d0ed1fc6e3
[2]华南理工大学招生办. 华南理工大学前沿软物质学院丨成为更好的自己，创造我们的未来[OL].( 2022-04-19)[2022-06-26]. https://www.bilibili.com/video/BV1cY411772H?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=4c4fb627a9b5cf92ca6f3e541e701044
[3]软物质杂化材料实验室-殷盼超课题组. 科研成果展示（Gallery）[OL]. ( 2021-04-15)[2022-06-26]. http://www2.scut.edu.cn/panchaoyin/2021/0415/c18139a425915/page.htm
[4]krrrris. 丰田氢燃料电池汽车的运行机理（Fuel cell）[OL].( 2020-02-29)[2022-06-26]. https://www.bilibili.com/video/BV1hE411J7w3?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=0efcb8e2aa2c2e96e470f8d0ed1fc6e3
[5]央视 .冬奥来了·绿色办奥：国产氢能车为赛区提供交通保障[OL]. ( 2022-01-13)[2022-06-26]. https://tv.cctv.com/2022/01/13/VIDEV8OgmHq394jbZ950OZwy220113.shtml
[6] 央视 . “会当凌绝顶”！自由式滑雪女子大跳台谷爱凌夺冠：中国第三金！谷爱凌创造“首次”。[OL]. ( 2022-01-13)[2022-06-26]. https://tv.cctv.com/2022/02/08/VIDE7RXqZLOmEJYVyg0cTKSr220208.shtml
[7] 邵小冠. 气体膜分离耦合处理含VOCs工业尾气[OL]. ( 2020-05-14)[2022-06-26]. https://www.bilibili.com/video/BV1ht4y117sx?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=0efcb8e2aa2c2e96e470f8d0ed1fc6e3
华南理工大学“海归青年说”系列 道
项目总策划：李卫青
项目总统筹：吴树雄 冯向阳
项目联络人：王 娟 汪昭兵
内容总策划：郑宇丹
编务助理：蓝 元 孙 琛
联合出品
华南理工大学人事处
华南理工大学新闻与传播学院
若需转载，敬请联络
邮箱：hgxcb@scut.edu.cn
点赞、在看！祝贺华南理工大学组建70周年
暨建校105年！
声明：本站部分 章内容系出于传递信息之目的源自于第三方 站转载，行业企业、终端用户投稿。若对稿件内容有任何疑问或质疑，请立即与本 站联系，本 站将迅速给予回应并第一时间做出处理（联系邮箱：jinwei@zod.com.cn）。