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【学科前瞻三十年】丁书江:加强学科交叉,共创“双一流”
来源:交大新闻网 日期 2019-05-05 09:48 点击:

中兴事件再一次给我们敲响了警钟:不掌握核心技术就要被人卡脖子。这逼迫着我们要投入大量的财力、人力去研发具有核心竞争力的科学技术。备受关注的人工智能等极具潜力的新技术,其实都离不开物理、化学、材料等学科基础研究的源头供给。这些基础学科如何定位和布局,需要我们去准确研判和制定未来几十年基础学科的发展规划,这对于我们国家打造科技核心竞争力、构筑先发优势、蓄积长远发展原动力,具有重要战略意义。

1960年,钱学森学长曾经给西安交通大学应用化学的学科建设提出了建议:“如果在多科性工业高等学校里办应用化学,应该以直接服务于工程的化学为对象”。交大是一所具有理工特色的高校,尤其是在电气、能动、机械、材料、电信学科等工科方面具有非常强的实力。目前,这些工科的优势学科也都与化学学科交叉产生了很多研究方向,比如电气学院的电化学储能,能动学院的氢气制备和利用,机械学院的微纳制造和3D打印。我本人从事高分子科学、纳米科学和电化学领域的交叉研究,围绕着电化学储能领域中电子和导电路径保护和构建的学术思想,采用高分子科学的手段来解决该领域中的问题,做出的成果也分布在材料、化学和储能领域。经过多年潜心研究和工作积累入选了2018年科睿唯安交叉领域的高被引学者,从这个角度来讲,我是交叉学科研究的受益者。

未来几十年,我认为化学学科一定会进一步与其他学科进行深入的交叉融合,从量子、原子、分子层次认识新原理、设计新物质,结合大数据、机器学习等方法绿色、高效地制备新的功能物质,解决能源和环境污染问题。

创造新物质方面:利用太阳光驱动的有机合成化学和无机合成化学,原子经济和绿色合成等概念会进一步深入到合成化学的各个角落。人工光合作用可以解决粮食,燃料短缺和二氧化碳等温室气体效应等问题。通过化学和大数据结合,高通量合成化学和海量的化学反应,化学物质数据库,将为化学家提供更多的指导。通过化学和人工智能,机器学习相结合,一方面将大大降低研究人员的重复性劳动,解放人类的双手和大脑;另外一方面,人工智能还可以通过人类指定的性能目标,自主寻找合成路线,自主进行性能优化,从而高效率地获得目标产物。

化学与能源科学交叉领域:目前化石能源为主的能源消费格局会被太阳能等新能源改变,太阳能效率和环保性将大大提高,目前还未大面积使用的氢能将成为一种很成熟的便携式能源。

化学和环境学科交叉领域:“白色垃圾”高分子材料的绿色回收利用问题将能够得到解决,届时海洋、土壤等聚合物污染的区域将得到彻底治理。基于动态键和多重氢键等新技术的可回收化学方法得到充分运用,使用的高分子材料具备了生物或自然降解的特性。

化学和控制领域交叉:基于物理和化学原理的传感器和电驱动器,将广泛应用于安全生产、智能机器人、人工智能等领域。

化学和健康交叉领域:多种疾病的发病机制都已经明确,可以通过化学分子对缺失的基因进行修复。糖尿病、心脑血管疾病都可以通过基于纳米结构材料和纳米能源构建的微型给药装置或微型机器人进行治疗。

未来交大化学学科的发展应坚持“三个面向”,围绕国家发展需求,结合学校学科门类齐全、工科基础雄厚的优势,加强多学科交叉研究,推动原创性研究成果的产生,提升学科核心竞争力。随着“双一流”建设和创新港内涵建设的持续推进,相信交大化学学科必将迎来辉煌的明天。

丁书江,2018年科睿唯安交叉领域全球高被引学者。2013年入选了教育部 “新世纪优秀人才”和陕西省“青年科技新星”。2016年荣获陕西省青年科技奖,2017年获陕西高等学校科学技术奖一等奖(第一完成人)。研究领域:聚合物/无机物纳米结构复合材料的设计、制备及其在电化学储能、传感器和电驱动中应用。在Nature Commun., JACS, Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Nano Energy等期刊上发表SCI论文120余篇。发表的论文被SCI他引5000余次,13篇论文入选ESI高被引论文,h因子41。申请发明专利7项,已授权5项。

编辑:朱萍萍

 
 
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