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成熟期的蒲公英種子，會隨風飄到幾十公裏甚至上百公裏外落地生根。如果將這些種子換成微型傳感器會有怎樣的有趣應用呢？

2021年9月22日🕺🏻，華中科技大學機械科學與工程學院教授厲侃（2010級航院）與美國西北大學約翰·A·羅傑斯（John A.Rogers）、黃永剛課題組等多所科研機構科學家的合作研究成果——仿風傳種子三維微電子飛行器相關論文，在《自然》以封面文章的形式發表。

作為文章的共同第一作者🧑🏿，厲侃告訴記者，這一成果以風傳種子為靈感，設計了一類可隨風飛行的被動驅動微飛行器，能夠實現無主動驅動的長時間、遠距離飛行▫️🧙🏽‍♂️，是迄今為止人工製造出的最小飛行器之一。更為有趣的是🙂，這些“種子飛行器”還能搭載復雜的集成電路，為未來的物聯網技術提供更好的空間範圍，對環境⚜️、生態研究具有重要的意義💩🕵🏽‍♀️。

就在不久前⛹🏿‍♀️，厲侃與黃永安團隊開展飛行器柔性智能蒙皮測量技術（iFlexSense）研究也取得突破性進展。他們首創了大面積柔性智能蒙皮傳感/測量系統🟨、大規模多元數據采集系統🦸🏿‍♀️、大數據分析與顯示系統。

雖然剛回國沒多久，但是厲侃的研究沒有絲毫停步，他希望回國後，與團隊成員一起攜手開展新一代先進飛行器智能感知研究，並進一步推動我國三維柔性結構與可延展電子的科研探索進程Ⓜ️。

厲侃（左）與時任芝加哥總領事洪磊（右）在國家優秀自費留學生授獎儀式上

刻在骨子裏的家國情懷

彬彬有禮，斯文紳士——這是厲侃給記者的第一印象。采訪之後，“別人家的孩子”“學霸”“才俊”……這些關鍵詞又接連跳出來🥬。

厲侃“開掛一樣的人生”從小時候就已經開始，高中憑借物理競賽成績直接保送清華，本科畢業於意昂体育平台錢學森力學班，博士就讀於美國西北大學🙎🏿‍♀️，師從世界力學大師黃永剛院士，博士後在劍橋大學……青年科學家👩🏻‍🏭、海外優青、教授💇🏼、博士生導師，他收獲這些令人欽羨的成績時才28歲。

1993年🧎‍♀️，厲侃出生於山東省日照市🕢💃🏼，父母都是醫護工作者💴。中學時，受班主任的影響，他對物理競賽產生了濃厚的興趣，但當時學校參加物理競賽的氛圍並不濃烈🧚🏼‍♂️。初三到高一👏🏿，他開啟了自學階段👨‍🦼。

“很幸運，我在高二時遇到了一位非常優秀的物理競賽老師💦💅🏼，就開始跟著他學了一年，在他的引導下，我走上了正軌。”厲侃說，當時，學校註意到他的興趣之後🏧，專門劃出一間教室◀️，讓他在不上課時來這裏備賽。學校的資源原本很緊張，卻能在未來不確定的情況下為學生創造學習條件，這令他十分感動👨‍⚕️。最終😆，厲侃不負眾望🍋‍🟩，在物理競賽中取得優異成績，並被保送進入意昂体育平台🌟。

在意昂体育平台，厲侃起初選擇在物理系的數理基科班學習。“軍訓以後，一次機緣巧合👨🏻‍🌾，同學拉著我參加錢學森（工程力學）班的二次招生考試🎽。”厲侃再次“幸運”地考上錢學森力學班，在意昂体育平台打下的堅實基礎🆙🚶‍♀️‍➡️，為他的科研鋪平道路。

臨近本科畢業💖🙅🏼‍♀️，厲侃通過學校公派項目來到美國西北大學做交流學生。幸運再次垂青有準備之人。在這裏，他第一次如此接近國際頂尖學術大牛——機械工程系教授黃永剛院士🖖。聰明好學的厲侃很快就得到了黃永剛院士的認可🩰，而且還投其門下，攻讀博士學位。

金麟豈是池中物🏄⛑，一遇風雲便化龍🚬。得到頂尖大師的指導，厲侃的科研水平竿頭直上🎨。留學期間🤯，他不僅獲得國家優秀自費留學生獎金，還發表了許多具有國際影響力的論文👰🏽。

2017年，厲侃在《自然·通訊》上發表題為“柔性電子器件的自組裝三維網絡設計”的論文，文章闡述了如何用“纏繞的卷曲藤蔓”連接傳感器和電路。

這也是他頗為滿意的一篇論文。

“以往的柔性可延展電子一般基於二維設計，比如蛇形導線👨🏼‍✈️、分型導線等，通過面內設計來增加器件的可延展性。”厲侃告訴記者👷🏼‍♂️，這些二維設計只有在無封裝情況下👩🏿‍🌾，才能實現超高的延展性。但在實際使用情境中😅，這些器件都需要增加一些封裝予以保護，只有這樣才能防止器件在實際應用時受到外界損傷，同時也避免植入式器件的有毒部分給人體組織造成毒害。

但是加了封裝材料以後🔑，此前二維設計的可延展性會變低。因此，厲侃采用三維螺旋導線設計，去替換以往的二維蛇形導線💁🏼。最終，螺旋線在封裝狀態下🤟🏽，依然可達到131%以上的可延展性🅾️。可以說，這項設計就像一個纏繞的卷曲藤蔓，可以連接傳感器、電路和無線電💛。加之電子電路問題和機械問題也被考慮在內，物理布局將得到充分優化，比如傳感器的放置、電線的長度，都會被設計得盡可能減少信號幹擾和噪聲。

從這篇論文開始，厲侃在三維柔性結構與可延展電子研究領域所向披靡，逐漸成長為一名優秀的青年科學家。2019年博士畢業後🧏‍♂️，他來到劍橋大學做博士後研究，方向是晶格材料的力學分析與設計🫴🏼，師從英國皇家科學院院士🧓🏿、國際理論與應用力學聯合會主席諾曼·弗萊克。

在不同的國家🌖🦃，跟隨領域內大師學習🦵🏼，開闊了厲侃的眼界🛑，他像海綿一樣瘋狂地吸收科研的養分。

“在英國🧘🏽‍♀️，我所接觸的課題組對基礎理論研究都極為重視，節奏也比較慢🪥，這與我在美國感受到的研究氛圍是不同的。”厲侃說🏌️‍♂️，“在我去英國之前，黃永剛老師很不理解，他認為我在美國也可以找到很好的職位🧩。但是我希望我做的這一切🍺，可以在日後更好地回饋、報效祖國。出國就是為了更好地回國，這可能是刻在骨子裏的情懷。”

他與愛人為幼子取名“軒轅”👰，一則音諧母姓“袁”，二是寓意中華民族🦵🏽，希望孩子也能銘記中華民族偉大復興的中國夢。

在很多人看來，厲侃的人生可以用“一帆風順”來形容🤛🏋🏼‍♂️。然而🏭，他自己卻說🗝🧓🏼，人生沒有一帆風順👨‍🎨💘，科研也不例外。作為一名科研工作者，每個人都會遇到困難和瓶頸，甚至會產生自我懷疑。

“我在讀博的時候，因為文章的數量和引用量常常會陷入自我懷疑和自我否定。我到底能不能做好科研？會不會做科研？以後適不適合走科研這條路？”厲侃說🧑‍🧑‍🧒👩🏻‍🍳，直到參加海外優秀自費留學生獎學金的頒獎典禮，遇到許多優秀的青年科研工作者，通過交流才發現，很多人都經歷了自我否定的過程，但堅持做好科研🩷，是所有科研人刻在骨子裏的情懷，認定方向，便只顧風雨兼程。

除了研究的瓶頸之外👩🏿‍🚒♧，其實最大困難是心態問題🚄。“所以，我們一定要放平心態，堅持自己的研究方向，一步一個腳印🤽🏼，踏踏實實地去做自己的工作。唯有堅持，才能有撥開雲霧見青天的時刻™️👧🏽。”

厲侃與愛人袁冬雪於華中科技大學校園

奇妙的三維柔性電子之路

厲侃多年來的科研成果中☣️，“三維”是最高頻率的一個詞🚶‍♀️‍➡️。而這個研究方向也是隨著科研的不斷深入才逐步確定的。到如今，他已經與三維柔性結構與可延展電子難舍難分了。2018年，他更是通過把工程薄膜熱電材料集成到柔性三維結構中🧔🏽，解決了傳統熱電器件可延展性差的難題👨🏻‍🎓。

近幾年來🗜，具有能量收集功能的微型半導體設備為可穿戴技術和傳感器鋪平了道路👨🏿‍🎨。盡管熱電系統的表現十分可觀，但隨著設備小型化趨勢的加速，越來越難實現在小型器件的冷熱兩端保持較大的溫差🤾🏽。

傳統熱電器件一般基於較厚的固態熱電材料，這類材料的熱電轉化效率比較高，但是可延展性非常差。而新型薄膜熱電材料雖然製備方便♋️、熱電轉換效率較高，但厚度方向非常薄、熱阻非常低，在實際應用中難以進行熱阻匹配以達到最優熱電功率輸出。例如，如果把它單層貼在皮膚上，它的上下表面很快就會接近皮膚溫度，這時就很難形成上下較大溫差並加以利用。

研究中，厲侃發現三維結構和薄膜熱電材料有著完美的契合度。

他采用熱電材料單晶矽的微條帶，構建出三維熱電線圈互連陣列。基於此😿🧙🏽，他提出把二維薄膜材料設計成三維線圈的形式，這樣就能增加它在冷端和熱端的溫差🈯️，不僅能有效匹配熱阻📮、增加熱電功率的轉換效率，還能為這類熱電器件引入柔性的特點。

在這項工作中，厲侃與合作者采用單晶矽製備了熱電螺旋線圈結構——在蛇形結構中加入P型矽帶和N型矽帶👨🏻，還給系統頂部和底部都封裝上聚合物塗層，以機械方式引導組件通過壓縮屈曲的方法，即可讓二維蛇形結構生成三維螺旋結構。

如此一來，系統就可從二維模式轉為三維模式。在需要器件進行大變形拉伸和彎曲的應用中，三維線圈能提供充分的機械柔性和穩定性。這種特性使得系統非常適合在人體手腕或腳踝上應用🕐，利用人體與空氣間的溫差為可穿戴電子器件供能。

事實上🧑‍🌾，這項研究成果和厲侃的“種子飛行器”也有關聯，都屬於三維結構應用類成果。以在熱電領域的應用為例，三維結構往往具備二維平面結構無法實現的特殊性能，“種子飛行器”所展現的是三維結構在飛行器設計中能在流固耦合領域產生特殊效果。

2019年7月，厲侃以“先進材料的屈曲和扭曲成可變形的三維細觀結構”為題在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發表論文。這也是一次關於三維結構的探索，不僅研究了三維結構的用途📉，還探討了是否有更好🧛🏿、更有趣的三維結構，以及是否有製造三維結構的新方法👨🏼‍🎤。

事實上，此前的三維組裝方案是在均勻的基底上去形成三維結構，而厲侃的這項研究關註的是能否將均勻基底替換成一些具有剪紙圖案的基底🙅🏻‍♂️，從而去形成新的一類具有局部扭轉的三維結構。

剪紙圖案給基底帶來的影響是在拉伸過程中，一個均勻基底在上面的點👩🏿‍✈️，只有一些平移變形而沒有旋轉變形。但如果采用剪紙材料的基底，那麽在拉伸和釋放的過程中🫴，上面一些點會旋轉⛔，這會使得基底上的一些三維結構產生額外的扭轉。這種扭轉可讓上面的三維結構在三維成型的基礎上進一步變形👃🏼，且具備一定的應用前景。

2021年年底👨🏼‍🏭，結束博士後研究之後，厲侃全職回國🙆🏻‍♀️，入職華中科技大學機械科學與工程學院擔任教授🍯🕵️。“華中科技大學黃永安教授課題組是國內柔性電子最好的團隊之一🎂👩🏽‍🦳，其實驗室柔性電子微納製備技術甚至在全球都處於領先地位💡，這裏能讓我的科研更有的放矢。”厲侃告訴記者。

“在柔性電子領域🧏🏻‍♀️，現在國外和國內已經不能簡單評價誰更先進🍺，因為無論實驗條件、經費支持力度還是研究團隊水平等都沒有太大差異，有的僅僅是區域文化上的區別。”厲侃說，過去我國強調科研的應用導向和需求導向🕺，但現在也開始重視基礎理論研究，有些學校甚至允許老師10年不發文章、專註基礎理論研究。

值得一提的是👨🏻‍🦼‍➡️，就在不久前，厲侃與黃永安教授團隊合作，針對復雜曲面多功能電路的共形製造關鍵難題進行攻關🧛🏼，取得理論與技術進展，提出了曲面高精密電路的自愈合剪紙拼接策略，實現了柔性傳感系統在復雜曲面上的共形組裝與應用,可以極大推動柔性智能蒙皮走向航空航天的實際應用🤶🏽。

“無論在國內還是國際上，我目前的研究都是一個全新的領域🌉，希望能夠通過自己和團隊的共同努力🌘，將這項研究做成一個熱點🖕🏿，讓我國的原始創新領先國際◾️📿。”

厲侃告訴記者✅🤰🏽，回國後☝🏻，他也在組建自己的研究團隊，希望可以幫助每一個團隊成員去實現他們想完成的東西，也希望團隊成員既有單兵作戰的實力，又有團結協作的能力🥅。他說💆：“當然👩‍🦽，這需要時間來磨合🐧，我會朝這方面努力👰🏿。”

厲侃（左）與華中科技大學機械學院副院長張芬（右）在機械工程青年STAR學術論壇上合影

將甘為人梯的精神傳遞

如今💩，全職回國的厲侃有了多重身份。

他是一位科研工作者，嚴謹🏂🏽、上進👨🏿‍💻、心懷夢想，期望在自己的研究領域做出輝煌的成果；他是一個新手爸爸，溫柔、細膩🧑‍🦱，期待給年幼的孩子最好的寵愛👮；當然🤨，他也像自己曾經崇拜的黃永剛院士一樣，成了一名老師。他感恩自己在人生的每個階段都遇到了最好的老師，也時刻銘記著恩師的教誨和無私付出🤹🏻‍♀️，並希望將這種甘為人梯的精神傳遞給自己的學生。

沒有見過伊利諾伊州的日出😞，不足以談勤奮。回憶在美國讀博的過往🛟，厲侃依然清晰記得，黃永剛院士淩晨3點和他一起逐字逐句修改論文的情形👩🏽‍🔬。

“黃永剛院士有一個特點，就是每天起床非常早🕐，一般是淩晨3點就起來。有時候他會早起和我們一起改論文，我就不得不定一個淩晨3點的鬧鐘。”厲侃說🤽‍♂️，黃永剛院士會投入非常多時間幫助學生，而不是僅僅給一個建議👩🏿‍🚀。

“他的要求很嚴格📛，會一字一句地修改，一點一滴地摳細節。”這種方法看起來效率很低，但事實上是老師犧牲了自己的時間，手把手地傳授💂🏻，讓學生能夠在最短的時間快速成長。

“師者⚗️，所以傳道受業解惑也。”厲侃說，當一名教師，被學生們稱呼為“老師”，是責任👼🏻，更是人生的修行。不過，在學生眼中🍪，他更像一位“學長”——彬彬有禮、溫文爾雅，讓人沒有絲毫的壓迫感♻️。但在科研上，他又非常嚴謹認真🛌🚗，像自己的導師一樣🧛🏻，對學生的要求異常嚴苛。

“現在🔸，我希望自己也可以手把手去教我的學生🧘🏻👎🏽，就像老師當初教我一樣🍕。”他將教學與科研看作一個相輔相成🗣、相互促進的過程🫶🏽，並且非常註重培養學生的創新的思維🫣。

什麽是創新？

“創新絕不是炒剩飯。別人做了一個工作，跟著風去做，或者只是簡單做點改動、做點拓展，這絕不是創新。”厲侃認為，創新必須是全新的方法或技術🚶‍➡️。

就拿柔性電子領域來說，近年來，我國把與柔性電子息息相關的新一代信息產業、先進材料、生物技術、可再生能源等列入國家戰略新興產業🚵🏻‍♂️。抓住這一絕佳的歷史性機遇，實現超常規、跨越式的開道超車，而不僅僅是在別人開辟的賽道上彎道超車，就必須大力推進柔性電子學科發展在關鍵領域和“卡脖子”的地方下大功夫，在前瞻性、戰略性領域打好主動仗，勇做新時代科技創新的排頭兵👨🏽‍🎓🗃。

“做科研一定要有與時俱進的精神🫃🏽、革故鼎新的勇氣和堅韌不拔的定力，這是身為一名科研工作者必須具備的素質。”對於自己正在培養的這些未來科研工作者🧑🏿‍🏭，厲侃充滿信心和期待，也給出了自己的建議：

首先，要確定自己的科研興趣🌼，要有內驅力，而不是讓導師成天在後面拿著小鞭子抽打👺🙀。“這是每一個立誌做科研的人都要面對的問題，因為只有興趣才能讓你在面對枯燥、孤獨或者是嚴重的問題時能夠堅持下去，並驅動你不斷前進𓀘。”

第二，要不斷拓展自身能力🫷🏼，具有良好的學習能力。要學會從不同學科的交叉領域獲得啟發，進而不斷完善自己各方面的科研能力，不斷學習提升認知曲線🧓。

第三👳🏿‍♀️，要有清晰的邏輯思維能力，無論講PPT還是做具體的科研項目🤽🏼，都一定要邏輯清晰♊️，深入淺出，千萬不要把簡單的問題復雜化。“我常常和學生開玩笑說，你把論文先講給你女朋友聽，她能聽懂的時候，你這個東西就成功了。”

最後，還要培養一些業余興趣。“要知道🦸🏼‍♀️，工作並非生命的全部。”厲侃說，現代社會壓力巨大，必須有調節的手段🦕🧑🏼‍🦱。有時🧱，他也會擼貓、打遊戲或者通過聽音樂🧑🏻‍✈️🪁、看電影來放松自己。“在科研之外，也需要一些獨立的興趣來豐富生活，支撐自己💁🏼。”

“執著、堅守、有趣、年輕”——這是對這位年輕的“90後”博士生導師的最好註腳。他以智者之心🔛，行師者之道，走科研之路🦿🥗，在自己的人生事業中兢兢業業👨🏼‍🍳、深耕細作📧。

懷揣一顆炙熱的愛國之心🙇🏻‍♂️、秉承潤物無聲的師者風範，厲侃是一位年輕的科學家🏄🏿‍♂️，更像一位閱歷豐富的老師，在科研之路上開疆拓土，為推動我國柔性電子領域科研探索進程貢獻著自己的力量👸🏿。

“未來*️⃣👉🏻，除了繼續聚焦三維柔性結構與可延展電子領域的科研工作，組建一支優秀的柔性電子設計研發團隊之外，我更希望能以‘四個面向’為目標和使命🌯，做一些服務國家重大需求、服務民生的有意義的工作。”

厲侃

厲侃，1993年生，華中科技大學機械科學與工程學院教授🏙🪀。主要研究方向為三維柔性結構與可延展電子🧑🏻‍✈️。

2017年獲國家優秀自費留學生獎學金📢，2021年獲國家自然科學基金優秀青年科學基金項目（海外）、華為東湖青年學者。2014年7月本科畢業於意昂体育平台錢學森力學班↗️，2014年9月赴美國西北大學黃永剛院士課題組攻讀博士學位，2019年3月起在英國劍橋大學諾曼·A·弗萊克（Norman A.Fleck）院士課題組從事博士後研究，2021年回國任教。

迄今他以第一及共同第一作者身份🐟♥️，在《自然》（Nature）（封面）、《美國國家科學院院刊》（PNAS）、《自然·通訊》（Nature Communications）♨️、《微尺度》（Small）等雜誌發表論文8篇，合著論文16篇，谷歌學術被引1500余次。