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特奖风采 | 程泽堃:在漫漫科研道路上,寻找交叉创新的精彩

近日,2025年清华大学特等奖学金评选结果正式公布,色播app 博士生程泽堃荣获2025年清华大学特等奖学金。清华大学特等奖学金设立于1989年,是学校授予在校学生的最高荣誉,每年从本科生和研究生中各评选出十名表现最突出的学生。

程泽堃,色播app-色播下载 2021级直博生,师从伍晖教授,研究方向为超细纤维大规模制备和卷曲化调控,曾前往苏黎世联邦理工大学(ETH)、瑞士联邦材料科学与技术研究院交流访学(EMPA)。在Nature Sustainability、Advanced Fiber Materials等期刊以第一作者发表论文,并受邀在中国科色播app 、国自然旗下的《科学通报》发表特邀论文,公开和授权国家发明专利6项,承担国家自然科学基金青年学生基础研究项目(博士研究生),获博士生论坛最佳报告奖、最佳海报奖。曾任清华大学研究生会主席、研究生团委副书记、探臻科技评论社社长、总编辑、学生创业协会副主席、材博212班班长,全国学联二十八大代表、第二十八届主席团体代表等职务。曾获研究生国家奖学金(2次)、本科生国家奖学金、北京市优秀学生干部、清华大学林枫辅导员奖、优秀学生干部标兵、色播app “学术新秀”等荣誉和奖励。

在漫漫科研道路上,寻找交叉创新的精彩

程泽堃,师从伍晖教授。他以“双肩挑”政治辅导员的“又红又专,全面发展”标准严格要求自己。在专业方面,他聚焦纳米纤维难以大规模量产和便携化制备的难题,发现强烈涡流和随机波动为特征的湍流在拉伸和折叠过程可以使流体元素发生显著变形,创新诱导均质湍流、共焦湍流实现纳米纤维大规模卷曲和高通量制备,深耕高度卷曲超细纤维新型纺丝平台的研发。研究成果在Nature Sustainability、Science Advances、Materials Today等国际顶级期刊上发表SCI论文,受《新清华》《国际仿生工程学会》《中国复合材料学会》《中国光学期刊》等媒体报道。

他积极参与学生工作,已担任近4年的研究生德育工作助理,服务校园研究生创新人才培养和五育并举工作。在任期间,与集体共成长,所负责的探臻科技评论社工作成果首次入选“2022清华科研创新十大亮点”、社团首次入选“清华大学优秀学生社团”;负责建设的清华大学紫荆志愿者研究生服务团首次被评选为2024首都最佳志愿服务组织、2024年度海淀区优秀志愿服务团队。在“双肩挑”的同时,他拓宽个人科技视野,积极锻炼交叉学科研究能力,将个人研究方向聚焦于国计民生、国防事业相关主题,围绕极端保暖、高效过滤、外伤急救等领域展开多项研究。

科研道路往往漫长而充满挑战,要求研究者不断尝试、调整与改进,尤其是在探索未知领域时。对于程泽堃来说,支撑他前行的是对世界的好奇、坚持不懈的毅力,以及渴望实现创新突破的愿望。他的导师伍晖教授曾告诉他,实验遇到困难时,不妨去散散步、看看大自然,或者与不同学科、专业的同学交流讨论,往往会有意想不到的收获。在导师的鼓励下,他常在科研间隙观察自然,并前往瑞士、日本等地的高校,与不同学术背景的学者开展国际交流。

图1 答辩现场程泽堃与导师伍晖

在一次徒步中,他注意到自然界中的卷曲结构常蕴含独特优势——无论是高寒地区黑鼻羊御寒的卷曲毛发,还是能够高效锁水的苔藓,都令他思考:能否让人工纤维也“自然卷起来”?与此同时,自然界中广泛存在的多尺度涡旋现象同样吸引了他的注意:大风吹过岛屿、羽毛球高速飞行时产生的涡旋,能够反复拉伸与折叠流体元素。这启发他思考:若能够将涡旋跨尺度引入纳米纤维制备过程,或许就能驱动纤维自发卷曲。

第一项研究始于2021年,程泽堃聚焦难溶性芳纶等材料,积极拓展难溶性纳米纤维材料制备方式,开发离子溶液纳米纤维制备平台。高温废气携带的特殊物质(PM)是主要的空气污染物之一,尤其是PM0.3,它可以渗透到肺器官,具有极强且不可逆的人体危害性。通过开发离子溶液气纺平台,他开发的芳纶纳米纤维过滤材料,能高效过滤高温烟气中的PM0.3。然而间位芳纶的溶解体系往往是导电的,如何克服常规静电纺丝技术中高压静电的潜在危险?又如何提高产量?他首次报告了通过离子溶液气纺技术,引入高速气流简便地生产间位芳纶纳米纤维过滤膜。该过滤材料可以低成本、高效率、低气阻、安全、长效、稳定地过滤高温烟气中的污染物。Nature Communications、Advanced Materials等国际顶级期刊上的研究文章引用该研究,美国工程院院士Nicholas A. Kotov等人对研究给予高度评价。

经历第一项研究的锻炼后,第二项历时四载(2021-2025)的研究始于对自然界纤维结构的细致观察。他发现自然界中很多纤维都具有卷曲的结构,如耐寒的藏牦牛、瓦莱黑鼻羊、安哥拉山羊、西伯利亚狐、北极猫、苔藓等。自然界中高水平的保暖材料往往具备极细、高度卷曲和蓬松的特征,例如新疆棉花是高支数(低直径)的、马海毛是高度卷曲的、加拿大白鹅绒是高蓬松度的。纳米纤维海绵往往具备低直径、质轻、高蓬松度的特点,那么如何才能让纳米纤维高度卷曲化呢?他积极拓展大通量制备卷曲化超细纤维技术,利用多孔栅格阵列与高速气流,形成富有大量多尺度、随机的湍涡结构的均质湍流,基于湍涡结构对纤维成型过程中的剪切拉伸、折叠、弯曲作用机制,开发了湍流超细纤维制备平台。首次实现闭合式气纺装置的无针头化,大规模(提高2个数量级)、低成本、低能耗地首次实现生产高度卷曲的超细纤维羽绒替代服装(单位保暖性能达到高品质850蓬松度白鹅绒的2倍)。目前已开展“超羽绒服装材料研究与应用”的产业化。研究成果以第一作者身份发表于Nature Sustainability上。审稿人和编辑高度认可,认为该研究“带来兼具耐磨性、舒适性、轻便性、隔热性、变革性的优异合成纳米纤维纺织品。”

与此同时,他也同步推进着第三项研究。在已建立的均质湍流体系基础上,他积极拓展快速止血纳米纤维敷料制备技术,在均质湍流的基础上,诱导形成强剪切、高湍流度的会聚湍流,增强高速气流对溶液的鞭动作用,实现超细纤维快速成型,从而开发原位手持式纳米纤维制备平台。世界卫生组织报告显示,每年有超过440万人因严重创伤失血而死亡。据统计,在战场中,大量军人和平民的伤亡案例主要是因不能得到即时止血而伤亡。针对大规模的致死型创伤止血,他提出了一种手持式共聚焦气体纤维喷射(CGFS)系统,该系统能在35秒内实现巴马猪模型(大动物)致命动脉损伤的完全止血。创新性地引入了创伤护理领域全新的“气体-纤维协同机制”,迅速止血并避免炎症发生,目前已与301等单位合作开展课题。

图2 过滤、保暖、止血性能测试,自然启发的科学研究示意图,海外学术交流

在科技高速发展的时代下,针对变革未来的前沿科技,自研究生入学以来,程泽堃常常思考作为青年学生能在科技创新的浪潮中做些什么。受导师获评“麻省理工科技评论TR35”的启发,他积极对标《MIT科技评论》和Nature编辑架构,探索建设清华大学《探臻科技评论》编辑团队。经过4年的努力,他与团队成功围绕新材料、新能源、碳中和等重要领域出版了20余本科技评论杂志,联动全球的100余所高校青年,共同评选和发布了首个清华青年发起的“青年最关注的改变未来十大变革科技榜单”,累计动员了近9万全球科技青年关注前沿科技,出版首部由青年学生收集整理并系统提升的未来科技分析与预见文集——《下一代创新科技》科技专著图书。相关工作得到《中国青年报》《中国科学报》、北京科协、天津科协、广东科技、清华大学等媒体平台报道。

图3 编辑刊物以及海内外发布科技榜单、纸质刊物、正式出版物

另外,他还积极将科技前沿应用到劳动教育和志愿服务工作中来,引导研究生结合自身专业特色开展劳动教育,探索建设研究生碳中和志愿服务队等,上线首个校园碳账户平台,将低碳劳动与碳积分关联,常态化开展植树造绿、落叶清扫、劳动花园建设等工作。试点开展“海·清”社区服务行动计划,推出社区治理AI智能问答助手,导入160余万字海淀区公开资料。

图4 组织农田与社区花园建设、校园碳中和面板、落叶清扫、毕业音乐节、诺奖进校园、探臻学者评选、奥运冠军进校园和校领导面对面等文化体育、劳动教育和生活权益的校园活动

科研之外,他积极参与集体服务工作,担任清华大学研究生会主席,在服务同学、奉献社会中践行“双肩挑”的责任。在创新人才培养方面,积极探索“大、小、通、专”的复合学术交流平台建设,丰富研究生第二课堂交叉研讨选择。他与小伙伴们积极邀请20余位两院院士担任《探臻科技评论》顾问委员,时隔五年,再次以主办方式邀请诺贝尔化学奖得主丹·谢赫特曼(准晶体之父,DanShechtman)与诺贝尔物理学奖得主塞尔日·阿罗什(囚禁光子的量子实验大师,Serge·Haroche)等诺贝尔奖得主线下走进校园,首次举办探臻中国青年科技论坛,发起“青年最关注的改变未来十大变革科技榜单”(积极推动了榜单在北京卫视跨年晚会、美国及欧洲等地区当地高校再次发布,观看量超5000万人次);落成清华大学“探臻学者”项目支持计划,举办校地大型交叉学科博士生论坛、通用人工智能大赛、导学智能体大赛及第19届“良师益友”颁奖典礼等大型学术活动。在五育并举方面,他与小伙伴们邀请石宇奇、徐梦桃等奥运及世界冠军走进清华园传授运动技巧,举办研究生运动会、国内原创万人级校园音乐节-2025清华大学毕业音乐节、研究生“一二·九”革命歌曲演唱会等多项体育和文化活动;与中国人民革命军事博物馆、中国爱乐乐团等单位建成首批研究生劳动教育基地、美育实践基地。系列工作成果受到《人民日报》《中国教育报》等平台报道。在生活权益方面,他与小伙伴们探索“校领导接待日”向“校领导面对面”转型,积极反馈校园生活问题,推动双清公寓自行车停车棚改造方案设计、在北门附近加装路灯、在法律图书馆2-5楼增设自动售货机、部分网球场工作日免费开放。在服务同学诉求实现的过程中,他也充分认识到解决一项诉求的合理处理方法,个人也得到了充实、全面的成长。

图5 各类活动反响热烈

在社会实践方面,他依托博士生必修实践,在河南省卫辉市市长助理岗位锻炼,积极围绕膜材料回收等领域为地方支柱企业对接全生命周期碳排放核算的解决方案,联合共青团河南省委,面向全省数十家高校开展“金融反诈”宣讲活动,参与农田除涝以及6992名受灾乡镇群众的灾后安置工作,当地产业园区管委会因此给他写来一份感谢信。他也有幸作为全国学联主席团体代表参加全国青联第十四届委员会、全国学联二十八大,在人民大会堂聆听总书记的贺信,深感生逢其时,重任在肩,励志用科技创新回应党和国家对青年的期待。在全国学联工作中,他主责合作交流板块工作,联合海内外多所高校开展系列学术交流活动,推动“小研”品牌辐射海外。“奔跑吧,青春正当时”是他在2025年研究生开学典礼上的发言主题,在他看来,“双肩挑”工作凝聚着在校园里助力青春绽放的汗水,也见证着新时代青年在奔跑中展现的担当。他期待未来能够持续以昂扬向上的精神面貌为中国式现代化建设贡献青春力量。

图6 社会实践、全国学联、开学典礼等成长经历以及与导师的合影

提及什么是他一直坚持创新的动力,他说,科研思维的锻炼是种子、身边的环境是土壤、期待能够为社会贡献个人力量是他期待的果实。他的导师会在突然有灵感时,走到实验室和他一起做实验,下班后一起在校园里面聊课题;和他一起社工的小伙伴们,会约到一起集中办公、甚至有时候熬夜通宵,就是为了尽快推进共同的目标从想法到落地,例如,一起打磨一个与众不同的科技榜单风格或者做一些需要从0到1、大开脑洞、平地起高楼的创新工作。这样守正创新、坚持不懈、从一而终,有着努力把事做好、干成的毅力,定将助力他为社会发展做出自己的贡献。“恒心如擎,愿萤微光”,展望未来,他将继续怀抱这份初心,在“守正”与“创新”的辩证统一中精耕细作,与广大青年一道,在与时代同向同行的壮阔征程中,既要守正、也要创新,努力成长为更加坚实可靠、能担当民族复兴大任的时代新人。正如颁奖词所说的那样,“他用涡旋调控纳米纤维高度卷曲化结构;以‘双肩挑’的担当发出科技变革的强音”。

图7 颁奖合影

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