——记香港大学机械工程系教授方绚莱

李 莉  户 万　　

　　塑料、金属、陶瓷，仿佛脱胎换骨，变得如云朵般轻盈，却又坚韧无比；水凝胶化身能量收集与转换大师，用来为健康手环、无线耳机充电；古老的剪纸艺术与新兴纳米科学结合，创造精妙且用途广泛的光学器件……这些科幻小说中天马行空的想象，在香港大学机械工程系教授方绚莱的实验室中正在变为现实。通过将光与物质相互作用的研究（微纳光子学）和特殊设计的材料结构（超材料）相结合，方绚莱团队创造出了一系列令人惊叹的新材料。

　　追随好奇心，将微纳光子学、声学超材料、光学3D打印等知识相互融合，方绚莱致力于将奇思妙想一一落地。负笈海外二十余载，如今归国勤勉立业，对未知保持谦逊和好奇，他在不断挑战并扩展着传统光学和材料科学的极限。

让传统焕发新生机

　　方绚莱本科和硕士均就读于南京大学物理系，毕业后，他去往美国加州大学洛杉矶分校攻读博士学位。“从理论转向工程应用，起初确实有些不适应。但正是这种跨界的挑战，让我学会了用不同的视角看待问题。”早期在国内的求学夯实了方绚莱的理论基础，在加州大学洛杉矶分校，跨学科、跨领域合作与工程应用的结合又锻炼了他解决实际问题的过硬本领。这些经历，为他后来的事业开展做好了准备。

　　美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校是方绚莱独立研究的起点，在那里他向学生传授着知识，并尝试寻找科研落脚点。“在那段时光里，我很幸运遇到了许多良师益友，他们教会我，做科研不仅要追求创新，更要注重培养人才。”

　　在美国麻省理工学院，方绚莱迎来了科研生涯的新篇章。他有了更多跨学科交流与合作的机会。正是在这样的背景下，他的研究方向开始从光学领域进一步拓展，与先进制造技术紧密结合。

　　方绚莱所在的团队，是致力于用先进技术进行前沿材料研发的佼佼者。团队深谙材料结构的神奇，将高精度的3D打印系统用在微米和纳米尺度上的材料加工。“我们想把制造芯片的技术，转化为制造新型材料的工艺，让材料实现华丽变身。”方绚莱解释道。

　　2015年，团队研发的微型晶格纳米架构材料获评《麻省理工科技评论》十大科技突破之一。作为纳米光电及3D纳米生产技术实验室的核心人物，方绚莱领衔了这项研究。在他的带领下，团队让传统的金属、塑料、陶瓷等材料焕发出新的生机，展现出超轻、超强的神奇特性。

　　这项突破性研究的核心是让传统金属材料“脱胎换骨”。方绚莱坦言，这一理念，其实早在20世纪90年代就已由团队中的一位同事提出，但受限于当时的工艺和制造能力，只能停留在理论阶段。通过设计特殊的微观结构，团队成功制造出了像云朵一样轻盈的金属材料。“想象一下，一块金属可以飘浮在蒲公英上，”方绚莱解释道，“这种材料不仅超轻，还保持了金属的强度和韧性，在航空航天等领域有巨大的应用潜力。”

　　在科研道路上，团队协作与智慧碰撞不可或缺，方绚莱深知这一点。“麻省理工学院就像一个巨大的创新实验室，不同领域的思维在这里碰撞出火花。”他积极促进跨学科合作，与力学、材料学等领域的专家深入交流。同时，团队还与医院、汽车公司、航空公司、材料公司等合作伙伴展开广泛合作，这为结构性材料的探索找到了更为广阔的应用空间。

　　目前，这些新型材料已在骨科、牙科、临床的细胞体外培养等医学领域得到应用。同时，方绚莱还与日产汽车公司、波音公司、巴斯夫等国际知名企业开展技术转化合作，推动这些材料在汽车零部件、工程器件等领域的应用。

　　尽管转化过程漫长且充满挑战，但方绚莱相信，在企业的支持下，这些概念性产品终会转化为终端产品，服务于日常生活和人类社会的进步。

“摩方”转出新天地

　　“回到香港，首先是考虑到父母年迈，我希望离他们近一些，以便更好地照顾与陪伴。其次，我渴望向大湾区的产业学习，这里汇聚了众多先进的技术创新。”2022年，已是麻省理工学院机械工程系终身教授的方绚莱辞去教职，投身新的事业征程。

　　在美国的求学、工作经历让方绚莱深刻体会到，跨学科、无门户合作的重要性。因此，到香港后，他意识到需要重新去深入了解这里的产学研环境。他相信，在开放、包容的环境中，一定能够找到更多的合作机会，共同推动科研与产业的进步。

　　得益于企业的资助和学校的支持，实验平台迅速搭建，这为方绚莱在香港的科研生涯打下了坚实的基础。“感谢那些长期合作者，他们的大力推荐和信任，让我有幸接收到优秀的学生。从刚到实验室面对着空荡荡的房间，到现在我们已经能够顺利开展一系列的研究工作，每一步都离不开他们的无私帮助。”方绚莱说。

　　在人才培养上，方绚莱深受恩师、前辈的启发。设立高目标，激励学生不断进取；鼓励他们在感兴趣的领域深入探索，不断突破自我；这种培养模式对方绚莱影响深远，他也希望学生能够在这样的环境中成长。“在美国求学时，我看到一幅有趣的漫画，将研究生比作幼儿园的小朋友，他们就像没有被框架限制的幼童，看到沙堆便迫不及待地想要尝试。这提醒我，在研究生的培养过程中，打开思路、突破思维限制是多么重要。这种好奇心和勇于尝试的精神，正是我希望在学生身上看到的。”

　　推动有价值的技术向产业落地转化，是方绚莱心里一直存着的念头，事实上他早已在2016年就迈入了创业的征程，与合作伙伴共同创立了深圳摩方科技材料有限公司（以下简称“深圳摩方”）。“创业的念头在我心里千回百转，但商业语言和技术语言有时完全无法沟通，需要一个优秀的译者。幸运的是，我遇到了一个既懂技术又懂商业的伙伴，他就是我的合伙人贺晓宁博士。他带着孩子到我们实验室参观，本想给孩子找一个近距离接触科研的机会，结果最后把自己变成了CEO，所以幸运之神会在不经意间降临，带来意想不到的惊喜。”方绚莱笑着说。

　　成立8年，深圳摩方创新产业孵化探索持续向前。近年来，公司有意识地与众多前沿企业、高校科研院所、地方政府等合作，发挥“产、学、研”转化优势，为不同学科/产业链提供新的技术支持和解决方案，探索孵化可量产的创新终端产品。

　　极薄强韧牙齿贴面就是一个代表性产品。传统机加工的牙齿贴面产品厚度普遍在400微米以上，而通过深圳摩方颠覆性高精度3D打印技术制作而成的牙齿贴面，厚度可以降低70%，让患者免磨牙就可以实现牙齿的美白和修复。

　　2021年开始，深圳摩方携手北京大学口腔医院，联合攻关极薄牙齿贴面产品从技术到应用的关键点，推动产品从实验室到市场的批量化生产应用。

　　目前，超薄牙齿贴面产品除在日本推广外，北美、欧洲也在紧锣密鼓地推进中。而在国内，2023年年底，深圳摩方与医疗健康知名品牌美年健康已达成全面战略合作，共同推动口腔产品的普及。

　　“牙齿贴面项目初步验证了深圳摩方在创新孵化和产业支持方面的能力，但显然，这仅仅是开始。目前，更多的创新应用场景仍在探索中。科学不是高高在上的知识，而是每个人生活中的一部分，主动寻找可以从原始创新到产业化应用转化的产品，我们的目标是让众多传统精密制造强国看到‘中国创造’的力量。”即使付出长期而艰苦的努力，方绚莱亦要坚定前往。

　　方绚莱是一位充满好奇心的探索者，他的许多研究都源于对未知领域的探索欲望。甚至有些研究可能初看上去并没有直接的联系，但正是敢于跨界思考和尝试，让他能够在不同领域间找到新的交汇点，进而催生出创新的研究成果。

　　以离子束为剪，方绚莱与合作者首次应用纳米剪纸技术造出纳米尺度的光学器件。这些器件比常规的类似器件小几个量级，可以产生更复杂的光学芯片，用于计算、传感及通信系统或生物医学设备。

　　探索水凝胶能量转换的机制和理论模型，以及如何提高它作为便携式清洁能源的实用性，方绚莱与上海交通大学的研究者合作提出了一个便携式绿色能源的创新方案。未来用水凝胶作为一种新型的能量收集和转换设备，利用环境中的温度差或湿度差来生成电能，或可为健康手环、无线耳机、智能手机等提供清洁能源。

　　在水下超声探索领域，方绚莱与厦门大学的科研团队合作，不仅阐明了海豚发声和定位的新物理机制，还为水下通信检测，以及动物间交流机制的研究提供了新的视角。未来轻量化、高效率的器件可能会被应用于民用探鱼、水资源检测等方向。这不仅能提升相关工作开展的效率与准确性，还能为生态保护和水资源管理提供有力支持。