材料，科學發展的基礎。從石器時代的石英巖、燧石，到青銅時代的銅錫合金，再到鐵器時代的鍛鋼以及現代的硅基材料，材料的名稱直接成為劃分文明階段的標尺。其每一次革新，都像多米諾骨牌一樣引發連鎖創新，最終推動整個科技領域實現質的飛躍。

走進獨墅湖畔的中國科學技術大學蘇州高等研究院，仿生高性能功能力學材料實驗室內，特任研究員、博士生導師趙創奇正帶領團隊展開各種實驗。每一次操作，都在推動納米仿生材料向“高性能與生態相容性”的雙重目標靠近。

從自然學習，為產業創新。趙創奇從一片貝殼、一根蛛絲里讀出材料的終極奧秘，探索讓高校實驗室的“創新種子”在城市產業的“實踐土壤”里生根結果，全力奏響中國科學技術大學科研成果與蘇州產業升級同頻共振的協奏曲。

學習大自然“建筑智慧”制作超級材料

“一個鮑魚殼，使勁往地上摔卻摔不破，但是一個陶瓷碗，掉到地上很容易就碎了。這種生活中很常見的現象，跟它們的結構有關系。我所從事的研究，簡單來說就是學習大自然的‘手藝’，造出又強又韌的新材料，讓東西耐用又輕便。”初見趙創奇，他用一句話就概括出自己的研究領域——仿生高強韌納米復合材料。

所謂仿生，就是模仿生物的精巧結構。比如貝殼，看起來薄薄一片，卻又硬又不容易碎，這是因為它是由一層層碳酸鈣和蛋白質像砌磚一樣交替疊加而成的；再比如蜘蛛絲，細得像頭發絲，卻有遠超鋼絲的拉伸強度，原因在于其內部特殊的蛋白質分子排列。這些生物經過億萬年進化，自帶“高強度+高韌性”的出廠設置。在趙創奇看來，他的日常就是通過學習這些自然界中的精巧結構來設計材料，把納米級的小纖維、小顆粒跟其他材料復合，像搭積木似地組合出新材料。

“仿貝殼的層狀結構，納米級的陶瓷片和柔韌的聚合物交替疊加，做出的材料既有陶瓷堅硬耐磨的特點，又像塑料一樣不容易摔碎，能用來做防彈衣、飛行器外殼；模仿蜘蛛絲的分子結構做出的納米復合材料，又輕又結實，可能用作更輕便的登山繩，甚至人造肌腱。”趙創奇說，這些“師法自然”的新材料，既能扛住硬碰硬的沖擊，又能屈能伸不易斷，未來不管是天上飛的、地上跑的，還是人們日常用的，都能靠它們變得更結實、更輕巧。

博士畢業于北京航空航天大學，師從我國納米材料領域頂尖專家、中國科學院院士江雷，趙創奇聚焦生物結構的底層邏輯，正帶領團隊為新一代功能力學材料的研發提供源頭性的設計思路，這也相當于給材料創新從根上安上了“發動機”。“我們希望從自然結構中提煉科學原理，通過精準制備技術實現材料性能突破，打破技術壁壘，拓展研究的新邊界。”趙創奇說。

破解自然“循環密碼”打造全生命周期綠色材料體系

如果說，1.0時代的仿生材料研究更多聚焦于復制自然材料的物理結構，那么2.0時代的研究則圍繞復刻自然材料的綠色低能耗合成。這正是趙創奇當下展開科研攻關的核心點。“第一步是知道自然造的材料是什么結構，第二步就是怎么像自然一樣制造、怎么實現材料的綠色可循環。”趙創奇說，仿生材料研究2.0時代跳出了“為性能犧牲環境”的傳統困境，讓材料革命不再以生態為代價，而是成為連接技術突破與可持續發展的橋梁。

落葉腐爛成養分，動物骨骼回歸土壤——在自然系統中，沒有廢棄物，只有未被利用的資源。沿著這一思路，趙創奇和團隊致力于讓材料的研發、生產、使用與回收全鏈條都符合生態規律，正嘗試把生物制造“低耗高效”的自然工藝搬進實驗室。“舉例來說，我們在研究中可以借鑒蜘蛛通過生物合成高效生產絲蛋白的機制，利用基因工程改造微生物，讓其在常溫常壓下發酵出高性能仿生纖維原料，整個過程以可再生生物質為底物，全程規避有機溶劑與高溫高壓。”據趙創奇介紹，這些材料在完成使命后，未來還能像落葉歸土般，在自然環境中被微生物分解為無害物質，真正實現“原料—生產—使用—降解”的全生命周期閉環。

從追求“像自然材料一樣高效”到希望實現“像自然系統一樣循環”，趙創奇通過對自然智慧的“解碼”，近年來提出了多項創新技術。目前，他已在國內外高水平學術期刊發表SCI論文30多篇，以第一或通訊作者身份在《Nature》《Angew》等知名刊物發表15篇論文，還獲得5項授權發明專利。這些成果，既是對他深耕仿生材料領域十余載的注解，也是他探索“自然智慧轉化為綠色制造技術”道路上的階段性坐標，正為業界進一步探索仿生復合材料在極端環境下的應用帶來新視野。

科研環境“剛柔并濟”助力“從零到一”新突破

高校作為科技成果天然的“富礦”，在源頭創新方面宛如蓬勃生長的森林。獨墅湖畔，中國科大蘇州高研院憑借源源不斷的科研成果，加速成長為這片森林中最為挺拔的青松。隨著仿生界面材料科學全國重點實驗室等一批重點平臺獲批，以趙創奇為代表的“科大材料人”，時刻忙碌在分子設計的微觀世界與產業應用的宏觀場景之間，希望用持續的原創突破為材料科學的森林澆灌養分。

“我希望我們團隊的研究，能實現理論創新與工程實踐并重。”趙創奇說。由此，他已經對照著蘇州工業園區的戰略性新興產業第三代半導體，擬定了團隊產教融合的方向——面向芯片封裝測試，開發納米仿生封裝材料和可動態調控的智能夾具，力爭早日讓仿生材料跳出實驗室、走向產業化，讓“綠色制造”從概念落地為可復制的產業技術路徑。

2022年底加入中國科大蘇州高研院，如今，“心里踏實，腳下有勁”成了趙創奇內心的真實寫照。“學校給我們配備了單獨實驗室，各種硬件上的投入讓我們可以全身心投入對未知科學的探索。”趙創奇坦言，區域的產學研環境超出了他的想象：既有滿足精密實驗的剛性空間，又坐擁獨墅湖畔宜人的自然風光，這種物理空間的“彈性與融合”讓科研人員能沉下心來做長期主義的事。而貼近產業場景的中試基地、上下游企業集群，更讓實驗室里的仿生材料研究能快速實現從實驗室到生產線的無縫銜接，形成了“基礎研究能扎根、應用探索有回響”的創新生態。

專注于燒杯里的反應、儀器上的數據、圖紙上的設計……獨墅湖畔，純粹的科研氛圍，讓每一份對科學的執著都能心無旁騖地生長。“這樣的環境，是科研人員最需要的成長土壤。身處其中，我覺得很幸福，也對未來的科研之路充滿信心，希望能為國家和社會帶來更多‘從0到1’的原創性科研成果。”趙創奇說。

蘇報駐園區首席記者 董捷

《蘇州日報》2025年07月30日A05版