英国物理学会会士访谈|澳大利亚蒙纳士大学苏州校区程渊教授

访谈详情

1. 成为英国物理学会会士对您来说意味着什么？

获得英国物理学会会士这一荣誉，对我而言是一项重要的国际认可，体现了国际学术界对我长期以来在计算生物材料与人工智能驱动材料设计领域研究工作的肯定。能够获得英国物理学会会士资格，是对我过去科研探索的认可，同时也意味着承担更多推动科学发展的责任。未来，我将继续推动人工智能与材料科学的深度融合，探索面向未来能源、健康和智能技术需求的新型材料体系，为国际材料科学的发展贡献力量。

2. 您目前从事的研究工作有哪些？

我的研究主要集中在三个方面：

• 先进材料结构—界面—性能研究。材料的宏观性能往往来源于微观结构演化过程，因此我们发展并完善了多尺度模拟、多物理场耦合和人工智能的计算平台，从原子尺度解析缺陷、界面、应变以及分子相互作用对材料性能的影响，实现材料性能预测和优化设计。这些工作为微纳器件热管理、新能源材料以及生物材料开发提供了重要理论依据。
• 新能源材料与高效光伏器件。近年来，我们围绕钙钛矿/硅叠层太阳能电池中的界面调控和材料稳定性问题开展研究，提出利用丰富且低成本的二氧化锡替代传统铟基材料，成功推动无铟叠层太阳能电池的发展。相关研究实现了商业尺寸组件31%的认证效率以及小面积器件33.6%的认证效率，为下一代高效率、低成本和可持续光伏技术提供了新的发展路径。
• 生物仿生材料和智能器件。通过研究天然材料中的结构强化机制，我们揭示了分子取向、界面作用以及氢键网络对材料力学性能的调控规律，并发展了高强度、高柔性的仿生材料体系，相关研究成果已被宝洁、欧莱雅等企业采用，为企业节约数千万美元科研经费。

3. 您为什么选择从事相关的领域研究？

我选择计算生物材料与人工智能驱动材料科学领域的研究，源于对探索材料内在规律以及利用先进计算方法解决实际科学问题的兴趣。材料科学中的许多重要问题，本质上都涉及一个核心挑战：如何从微观尺度理解材料性能产生的机制，并进一步实现材料性能的精准设计。传统材料研发方式往往依赖实验探索和经验积累，而随着能源、医疗和智能器件等领域的发展，对材料性能提出了越来越高的要求，因此需要建立更加系统、高效和可预测的材料设计方法。我发现，将多尺度计算、理论建模与人工智能方法相结合，能够有效揭示复杂材料体系中的结构—性能关系，并促进基础科学研究与实际工业应用之间的衔接。特别是在皮肤贴附式可穿戴设备以及消费护理产品等领域，这类高性能仿生材料具有巨大的应用潜力。

4. 您能分享一个职业生涯中最令您自豪的项目或成就吗？

一个代表性的成果是在生物仿生材料研究方面，我们通过解析天然材料中的力学强化机制，揭示表面端基、分子取向和氢键网络对界面载荷传递及断裂行为的调控机制，发展了具有高强度、高柔性和多功能性的人工材料体系。相关成果被国际同行广泛关注，被宝洁、欧莱雅等企业采用，为企业节约数千万美元科研经费，被认为是仿生电子皮肤材料的代表性研究。这项工作为推动材料科学服务社会需求提供了重要实践，也让我深刻体会到，优秀的科研不仅需要发现新的科学规律，也需要努力推动这些发现产生更广泛的影响。

5. 您认为接下来五年该领域的研究重点将会是什么？

未来五年，我认为计算材料与人工智能驱动材料科学将迎来快速发展，人工智能、机器学习与多尺度计算方法的深度融合将进一步改变材料研发模式，实现从材料机制解析、性能预测到智能设计的全流程优化。通过建立跨尺度、多物理场耦合的理论体系，我们将能够更加精准地理解复杂材料体系中的结构—性能关系，并开发具有高性能、可持续性和应用价值的新型材料。未来，随着人工智能、医疗健康和可穿戴设备需求不断增长，具有开发低成本、高性能、可规模化的新型材料将发挥越来越重要的作用。

6. 您对该领域的青年科研人员有什么建议？

对于该领域的青年科研人员，我认为首先要做好学术规划，结合自身兴趣、优势和研究背景，选择适合自己的发展方向，并明确阶段性目标。不同研究方向在基础研究、应用转化和产业发展方面具有不同特点，合理规划科研路径有助于形成长期积累和持续发展。其次，要坚持长期主义，关注真正重要的科学问题。科研创新往往需要经历长期探索和积累，只有围绕领域核心挑战持续深入研究，才能形成具有影响力的原创成果。最后，要保持好奇心和求知欲，这是科研工作的根本动力。探索未知、解决重要科学问题不仅是科研的价值所在，也是保持创新热情的源泉。科研道路充满挑战，青年研究人员需要勇于学习新知识、拥抱跨学科融合，在不断探索中实现个人成长，并为科学进步和社会发展贡献力量。