“我们抓一只蝴蝶过来，把做太阳能电池的材料，注入蝴蝶的翅膀，这样太阳能材料不就具有蝴蝶的吸光结构了吗？”
这个大胆的想法，是在仿生蝴蝶结构遇到困难时，时任金属基复合材料国家重点实验室主任的张荻提出的，他们当时正在解决吸光储能器件的材料问题：“不管蝴蝶翅膀到底是什么结构，直接将别的材料置换蝴蝶的材料———形是， 物非，功能还在，目的同样达到了。”
张荻提出的这一思想，为解决材料问题提供了新的技术路线。而他首创的“遗态材料学”概念，被国内外同行认为是具有原创性的研究。加拿大的探索频道专程派摄制组到上海交大拍了相关纪录片并向全球播放。2014 年度上海市科学技术奖励大会上，张荻团队获自然科学奖一等奖。
深 壑
“遗态”这个新概念与“仿生”有本质区别。
在传统思维领域，“仿生”一词并不陌生。大道至简，道法自然，人类许多发明灵感源于自然。人类模仿鸟的飞行发明了飞机，模仿青蛙发明了电子蛙眼，模仿海豚传达信息的方式发明了声呐。
人类道法自然的先例：鸟、蛙、海豚
在寒冷地带生长的蝴蝶身上，也具有神奇的特性。它们的翅膀上布满了特殊的坑坑洼洼的结构，能够把光吸收然后多次反射。
蝴蝶翅膀结构是最经济、最高效的吸光储能器件
吸光储能器件，是能源领域的一大创新热门。经过漫长进化的蝴蝶结构，无疑是最经济、最高效的一种结构。张荻团队最初选择仿造蝴蝶结构。
不过，仿生并非易事。生物看似简单的结构，实则内部千差万别。以蝴蝶为例，全球各地的蝴蝶翅膀成分大致相同，但结构、属性因地理环境的变化差别很大，有 17 万余种之多。而结构上的一个细微差别，就可能带来性能上的巨大不同。
人们对蝴蝶翅膀结构的认识还远没有那么透彻，这成了横在张荻面前的一条深壑。
蹊 径
探索并未终止。
既然仿造蝴蝶结构的路线走不通，“那我们抓一只蝴蝶过来，把做太阳能电池的材料，注入蝴蝶的翅膀，这样太阳能材料不就具有蝴蝶的吸光结构了吗？”
遗态材料研究框架。利用物理化学手段，在保留生物精细分级结构同时，将其成份置换为所需的功能组分 (如：金属氧化物、功能金属等)，制备既遗传自然生物精细形态，又有人为赋予特性的新材料(如太阳能电池、环境净化材料等) 。
在很多人还困陷于“了解清楚物质的结构再去仿生利用”时，张荻率先跳了出来，想到了置换这个反其道而行之的思路，并开始了这一新方向的研究。
经历过从无到有提出一个概念过程的张荻教授，深谙创新在科研中的重要。“很多人都在讲这个事情能不能做出来，但其实，不怕做不出来，就怕想不出来。”他如此说。“别人做不出来你能做出来的时候，虽然也是一种成绩，但已经是晚了一步了，因为已经有人‘想’在了前头。”
跨 越
“敢上九天揽月，敢下五洋捉鳖。”据说，张荻团队的讨论会常用这句话做总结。
豪迈的背后，其实就是敢想，敢干。想法已经有了，接下来就是如何做到了。
蝴蝶材料置换，大自然中已有先例。远古生物体的组织和结构，能够在漫长的地质年代里逐渐转化成无机材质，进而被完好地保存在化石中，这个过程叫“化石化”。
******黄化石
蛋化石里的恐龙胚胎
张荻的工作，用他自己的话说：“和‘化石化’的原理一样，简单地说，就是高中化学课本中的‘置换反应’”。
原理虽然想通了，实际操作上却有不少困难。自然化石的形成经历百万年甚至更长时间，在实验室中的“化石化”显然需要新的方法。而且，当时国际上对于蝴蝶之类动物的身体结构的处理还很少见。
为此，张荻带领团队，从多种自然材料着手，开始置换。他们开发了一种通用方法，可以快速、低成本地将蝴蝶鳞片结构转化为至少 7 种常见重要金属。而具有了蝴蝶鳞片结构的材料，具有了新的特性。
“在置换的反应过程中，蝴蝶原有的结构不会发生改变，这就是我们的关键技术。”张荻解释到。
这个研究迅速在国内外引发“蝴蝶效应”。美国《半导体》杂志、《自然》杂志和英国牛津大学教授Andrew Parker纷纷对此给予高度评价，“遗态”研究被国内外同行公认为是具有原创性的研究。
目前，张荻团队实验室已取得一批原始创新性并具有重要国际学术影响的研究成果，部分成果已成为国家重大战略中不可替代的关键材料，打破了国际封锁和禁运，为我国复合材料科学与工程技术发展做出了重要贡献。
2021年4月29日，“天和核心舱”顺利升空，其太阳翼展收机构材料由张荻、欧阳求保团队自主研发。2022年7月25日，“梦天实验舱”太阳翼再获成功，其展开机构的关键材料同样由张荻等人创制。
“梦天实验舱”单侧太阳翼展开模拟画面
“满眼生机转化钧，天工人巧日争新”，张荻与他的团队如今仍忙碌于金属基复合材料国家重点实验室，继续为祖国的科技事业出好点子、做好材料。
韩张荻(1957－)
上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室主任，中国复合材料学会常务理事、金属基及陶瓷基复合材料专业委员会主任，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，国家973项目、国家重点研发计划首席科学家，担任《Composites Science and Technology》《Bioinspired, Biomimetic and Nanobiomaterials》等多个国际期刊编委，担任《复合材料学报》副主编。
他长期致力于金属基复合材料和遗态材料研究，创制的高性能铝基复合材料万余构件实际应用在航天等重要领域，发表SCI收录论文500余篇，他引14,000余次，H因子59，出版学术论著4本，获国家自然科学二等奖1项，省部级一等奖3项，制定金属基复合材料国家标准3项。指导研究生获全国百篇优秀博士论文2篇。
作者：祝翠
参考资料：
[1]李辉，《遗态材料_引发材料制备领域“蝴蝶效应”的新概念》[J]，《世界科学》
[2]《“长江学者奖励计划”特聘教授张荻简介》，上海交通大学学报
来源：“科技工作者”公众号
