【启梦成电】苏元捷:让传感器实现能量“自给自足”

——记校“学术新人奖”获得者、光电信息学院苏元捷博士

文:杨丽可 张露 图:本人提供 / 来源:新闻中心 / 2017-04-21 / 点击量:3262

  “传感器就像人体的感觉器官,信息由通信技术这一‘神经网络’输送至‘大脑’计算机进行分析处理。”说起心爱的研究,苏元捷老师显得阳光灿烂。

  在光电学院二楼一间工作室里,不足50㎡的房间里有20多个博士生,两张桌子之间仅1m左右的“六尺巷”,苏元捷和学生们就是在这间工作室里不断探索科学奥秘。“虽然博士毕业两年了,但我还是愿意和学生们在一起工作,特有科学灵感。”苏元捷说。

  2015年博士毕业后,苏元捷一头扎进传感器的世界,他看到的是一片充满价值的蓝海。“传感器是信息获取的源头,是物联网最基础的部分。传感技术已经成为衡量一个国家科技水平的重要标志之一。”苏元捷对自己的研究领域信心十足。

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“岁月号”事件激发灵感,“纳米发电”更上层楼

  “摩擦纳米发电机”是苏元捷在科研领域收获的第一枚硕果。硕博连读期间,他就发现,涡轮电池发电机收集海洋波浪能的效率偏低,收集形式过于单一。能否利用摩擦起电效应和静电感应耦合作用来收集海洋能量呢?这颗智慧的“种子”在他的心中萌芽。

  这无疑是一个“史无前例”的想法,怎样才能让“新芽”开花结果呢?苏元捷扎进实验室,心无旁骛地分析、设计、制备、实验、测试。他选择纸张、纤维织物、聚四氟乙烯、铝等这些在日常生活中“唾手可得”的材料制备发电机。“器械简单,成本低廉,没有污染”,这是苏元捷给发电机的第一个“好评”。

  用普通材料制成的发电机,工作效率究竟如何呢?“一个水波打过来,这么小的发电机可以同时点亮50盏LED”,苏元捷边比划边说,“如果再做大一些,能量是很可观的。”

  这是由固液界面静电发电机和撞击式摩擦发电机组成的复合型水能发电机,“只要有波浪,只要接触到水,它就可以工作。”发电机的适应性极强,拥有全天候作业这门“特技”,使得它在与传统发电机的“较量”中脱颖而出。

  智慧的种子经过汗水的浇灌终于结出硕果。更让苏元捷喜出望外的是,这棵“树”上的“果实”不仅仅一颗。后来,受到“岁月号”沉船事件的启发,他还将发电机制成了自供能的求救信号发生装置,用于水上搜救。此外,摩擦纳米发电机通过将各种运动机械能转化成电信号,还可以制成用来探测速度、温度、气体浓度等的自供能传感器。

  这些成果为传感器的研究领域开启了一扇新的大门,同时也点燃了苏元捷对自供能传感器的一腔热情。他认为,给传感器的能量“源头”注入一股源源不断的“活水”,让它实现能量“自给自足”,这可以使传感器的未来“更上一层楼”。

  2015年,苏元捷“漂洋过海”,从美国佐治亚理工学院回到电子科技大学,开始向自供能气体传感器“进军”。在他的潜心研究下,不需要任何电池和外界供能,通过收集气流能量实现供能的“汽车尾气探测器”和“酒精探测器”相继诞生。

交流中发现“新大陆”,idea是科研的灵魂

  每天7:00起来,从郫县开车一个小时到沙河校区,晚上接近9:00才回家……苏元捷一天中12个小时以上在工作中度过。但是这样的披星戴月,并没有让他感到索然无味。科学的世界总给他各种惊喜和快乐。

  有一次,苏元捷和学生们做气体传感器实验。“不清楚当时已经做了多少次实验了,什么方法都试过了就是测不出来。”当所有计划都在有序进行,眼前突然出现的这座“庐山”挡住了苏元捷前行脚步,实验不得不暂时中断。就在所有人都陷入“绝望”时,谢光忠教授的一句话突然“指点迷津”。在一次科研大组研讨中,谢光忠对苏元捷说,“可能是载流子的浓度不够,你们试一下‘光增强’的方法。”这句话让苏元捷醍醐灌顶,解开了困扰许久的“死结”。很快,他们成功完成了实验。

  苏元捷在那次交流中偶遇了“新大陆”,“重获光明”的他对谢教授的感激之情无以言表。他同时更加认识到,“实验的idea是科研的灵魂”。他说,平时在实验室待的时间很长,需要出去多看看,多交流交流。看多了听多了,视野和思维自然就开阔了。

  “他山之石,可以攻玉”,苏元捷在科学研究上极力反对“闭关锁国”,他认为相互交流往往会碰撞令人出意想不到的火花,这是创新发展的基石。放眼当今社会,各行各业都存在“交叉”现象,传感器当然也不例外,比如现在传感器和国防工程、航空航天、生物技术、磁场探测、环境保护等都有着密切的联系,交流合作必然会带来更多惊喜的成果。

坚守“一线”  呵护成电桃李

  “本科、研究生、博士生我都是在科大读的,根已经扎在这儿了”,在确定留校时,苏元捷深情地说:“在我的求学之路上,导师曾经给过我许多帮助和关怀,我现在也要像他们一样去教导我的学生。”

  本科阶段,在滕保华教授儒雅而富有亲和力地教授下,苏元捷的《大学物理》课程取得了优异成绩。攻读博士期间,导师蒋亚东教授极力建议他去美国佐治亚理工学院深造。在他归国后,蒋教授又给他指明宏观科研方向——自供能传感器。在实验一筹莫展的时候,谢光忠教授的建议又让他重新扬帆起航。

  桃李的成长离不开春风的照拂,恩师们给予的“滴水之恩”,在无形之中幻化成甘甜的春雨,无声地滋养出丰收的硕果,现在也在潜移默化的影响着苏元捷的教学模式。

  “老师不但应该站在‘一线’,亲自动手实验,而且要带领学生做实验,这样对学生更有激励作用”,苏元捷说:“学生对某些问题的把控能力毕竟没有老师那么好,在和他们交流时,可以看到他们的实验进程和存在的问题。”他除了上课,基本上都是在工作室写论文或者在实验室指导学生。

  苏元捷很尊重学生。“90后的思想很有创新性,我挺欣赏他们的。”他谦虚地说:“我只是专业基础比他们多积累了一点。”在苏元捷的眼中,电子科大的学生都很优秀,给他们传道授业解惑时,只需触类旁通地一点,他们就明白了,领悟能力超乎他的想象。

  苏元捷和学生在年龄上相差不大,这些学生在他看来既是成年人也是小孩。“像小孩一样去关心他们,像成年人一样进行思想交流”,这就是苏元捷和学生的相处之道。

 青春洋溢 爱工作也爱生活

  “回家之前,我有时也会去操场运动。”苏元捷说。他爱工作也爱生活。

  苏元捷是学校教师足球队的队员,担任后卫。一群热爱足球的年轻老师每周五都会在清水河校区踢球。他和学生聊天时会鼓励他们拥有一项终身热爱的运动。苏元捷自己就是这样,他的“足球史”能追溯到2006年。大一下学期,苏元捷和小伙伴们代表学院在新生足球赛获得亚军,2011年他和球队又在校研究生足球赛中夺冠。

  足球只是苏元捷的“调味剂”之一。“我睡觉之前会看书,去年才把《三体》三部曲看完。”他喜欢看“脑洞大开”的书,对于《三体》,苏元捷说:“就像爱因斯坦说的‘想象力比知识更重要’,书中的黑色森林理论等,估计很少人想过吧。”“节奏轻快的歌我很喜欢听。”苏元捷在音乐方面也颇有“研究”,多才多艺的他曾在校园歌手大赛中获得二等奖。

  生活有张有弛,苏元捷觉得这样的状态更有可能“脑洞大开”,激发创新的灵感。他认为,很多创新都不是根本意义上的创新,可能就是从一个地方搬到另一个地方,转化而成的思想。

  苏元捷迄今共发表SCI收录论文48篇,作为第一作者或通讯作者发表论文23篇,文章他引500余次。申请国家发明专利9项,授权2项,申请美国专利2项(授权1项),此外出版专著《物联天下 传感先行:传感器导论》一部。主持国家自然基金项目青年基金、博士后创新人才支持计划(全国共200名),博士后基金面上项目(一等资助),国家重点实验室开放基金等项目。2016年,苏元捷获得校“学术新人奖”。“获奖给了我激励,但我并不认为获得了这个奖项就比其他人更优秀。”苏元捷说,“未来我要把科研和教学做得更好。”


编辑:胡武辉  / 审核:罗莎  / 发布者:一戈