奋楫笃行，深耕微流控软制造——记香港城市大学机械工程系助理教授朱平安

张锦玉

朱平安的实验室濒临大海。独处时，他最喜欢的一件事就是去海边散步或沿着海岸线奔跑。他直言，面对大海的波涛汹涌，整个人的心情都会变得十分舒畅。而这便是他最放松的状态。平生爱大海，披月乘风来。在朱平安看来，科研世界的广阔，也如大海一样神秘而没有边际，值得他用一生来探寻。

朱平安

从安徽到中国香港，再到美国，他的科研征途跨越了地域与国界，真正用行动诠释了“读万卷书、行万里路”的意义与真谛。将近十年的国内外科研旅程，他在不同国家、地区的科研技术历练与环境的影响下，树立了更为客观、全面的科研创新思想与理念，在微流控领域的科研根基也变得愈加扎实。

2022年是香港回归25周年，朱平安的人生也步入了新的阶段。从一名学生成为香港城市大学机械工程系助理教授，现如今的朱平安将全身心都放在了科研创新与落地应用中。特别是近些年来，他瞄准全球微纳制造领域的巨大发展前景，创新性地发展了微流控软制造技术，并取得了诸多开创性科研成果。如今，立足于自己的科研“鸟巢”，朱平安的科研成果还在不断孵化着……

积跬步而至千里

人生没有白走的路，每一步都算数。在朱平安看来，每个人的人生路途，都有其独特的意义。重要的是走在这条路上的人，能从中收获到什么、感悟到什么。回溯自己踏上科研征途的心路历程，朱平安始终坚信：一切都是最好的安排。

事实上，在朱平安从事微流控研究之前，他所学习的是与其并无直接关联的安全科学与工程。在本科考入中国科学技术大学安全工程专业之后，他才惊讶地发现，这一学科的课程与自己最初的设想大相径庭——它其实主要围绕着火灾安全而展开。

虽然现实与理想的落差让朱平安感到了一丝失落，但他很快调整了状态。随着对这一专业的深入学习，他逐渐对安全学科有了全新的认识。“重大灾害的防治，是我国工业安全及人民生命财产安全的重要组成部分，而在相关灾害发生之后，就需要具有专业学科素养的研究人员提出具体的解决方法和策略。”朱平安说。通过大学期间的学习，他深刻感受到这一领域对社会产生的价值与意义，最初想要换专业的想法也烟消云散了。

燃烧和火灾现象背后蕴含着丰富的科研机理，而想要对相关灾害进行更加全面的剖析，则需要具备十分扎实的数理知识基础。在朱平安看来，科学家对于基础问题的研究，一般都是从基础层面剖析所看到的现象，对于相关问题的认识达到一定程度之后，才能进一步提出新的科研技术与方法，以解决相关科研问题。而本科4年的学习，朱平安通过不断积累，在数理基础研究中打下了扎实的根基。

在中国科学技术大学求学的4年，是朱平安科研之路的重要起点。学校“红专并进，理实交融”的校训就像灯塔一样，照耀着朱平安的人生旅程。“‘红专并进’强调品行操守与业务技能的相得益彰，‘理实交融’则强调理论与实践的紧密结合。”朱平安解释说。学校严谨朴实的学风，无形中影响着越来越多像他一样的青年学子投身其中，成为祖国未来的科研创新力量。在这一思想的影响下，本科毕业后，朱平安毅然决然地选择继续自己的学术之路。此后，他又相继前往香港大学、哈佛大学进行博士、博士后阶段的深造，并在这一时期，正式将研究方向转到微流控领域。

因为微流控方向属于流体力学的学科分支，因此需要较好的数理基础，才能攻克比较复杂的科研问题。虽然本科期间对这一方向的研究并无涉及，但大学4年所打下的数理基础，反而让朱平安从事微流控领域的基础研究更加得心应手。这些经历，也让朱平安更加坚信，人生所走的每一步路都是有意义的。

读博初期，朱平安就从数理建模的角度出发，去探究微流控技术的背后机理。在此之后的博士后阶段，他又基于之前的基础，进一步深入微流控技术的研发与应用，开展课题研究，使自己在科研技术积累与沉淀中，成为在相关领域可以独当一面的科研工作者。

将科研立足国需

志存高远方能登高望远，胸怀祖国方可大展宏图。求学时，朱平安的科研视野就从未止于一隅。学成归来后，他选择扎根在香港城市大学开展研究工作，科研视野也从香港地区辐射到国家对微流控领域的整体需求。他直言：现如今，内地与香港的科技交流越来越紧密，他希望能够和团队成员一起创新研发一些潜在的应用技术，将研究成果真正扎根在祖国大地上。

朱平安获颁2018 TechConnect全球创新奖时和导师王立秋教授（右）的合影

微流控是由生物、化学、医学、流体、材料、机械、电子等学科交叉而成的创新型研究热点，既是一门在微尺度下研究流体力学的自然科学，又是一门通过微型化设备来操纵流体的技术。“从科学上来讲，我所研究的技术就是将流体在微米或亚微米尺度的空间中进行处理和操控，凡是符合这一情况的，都可以统称为微流控技术。”朱平安介绍说。

事实上，在我们的生活中也有一些广泛存在但鲜为人知的微流控系统。在自然界中，植物的蒸腾作用其实就是将植物内部的水从根部运输到叶子的过程，而其进行内部运输的管道便是一种天然的微纳流控系统。而人体血液的运输与流通也与其有着异曲同工之妙。除此之外，在新冠肺炎疫情大流行的今天，核酸和抗原的检测过程也是非常典型的微流控系统的应用。

深耕在这一领域多年，朱平安从微流控技术的基础到应用层面，都进行了深入探索与实践。通过对行业现状深入调查与分析，他发现：微纳制造领域一直存在跨尺度的加工挑战，微观上实现结构的高精度多样化制造和宏观上实现器件的批量化低成本制造就像“鱼和熊掌”一样，往往不可兼得。微纳制造包括自上而下和自下而上两类技术，前者如光刻等，是利用宏观基体材料加工出功能结构，但是存在加工精度受限、设备昂贵、环境严格（如超净间等）、成本高昂等缺点；后者如自组装等，则是利用基本单元按照既定规则组装成设计的结构，虽然提高了加工精度，但不利于大规模制造，同时对结构的宏观性能调控仍有不足。有没有可能发展一种新的加工思路，使结构的高精度多样化制造和宏观上的批量化低成本制造都可以兼顾？在明确的方向指引下，朱平安展开了一系列研究攻关。

针对这些不足，朱平安利用流体的软物质特性和多尺度流动特点，创新性地发展了微流控软制造技术。一方面，流体优异的变形能力为塑造种类多样的结构提供了可能；另一方面，微流控技术完美弥合了微观和宏观尺度间的差异，可同时满足微纳米级的加工精度和毫米至米级的批量化制备要求。

科研攻关之路漫漫。事实上，早在2013年，朱平安就开始围绕微流控软制造技术，从3个相对独立又相互支撑的方面展开了系统研究。10年来，他通过微尺度多相流基础研究精确控制微液滴产生，为微流控软制造的开发奠定了基础。在此之后，他利用微流体软模板规模化精准制造仿生系统，验证了微流控软制造的可行性和通用性；通过调控固体表面流动用于发展新型开放空间微流控，拓展了微流控软制造技术的应用场景。这些研究为微流控软制造在能源、环境、医学、工程等多学科领域的广泛应用奠定了坚实的基础，将对先进制造技术的发展进步产生重要影响。

一系列创新性科研成果衍生出一篇篇具有影响力的科研论文。从事科研多年来，朱平安先后在《科学》（

Science

）、《化学评论》（

Chemical Reviews

）, 《自然·通信》（

Nature Communications

）等期刊发表论文38篇，受邀在施普林格·自然（Springer Nature）出版社撰写英文学术专著1部，公开P C T国际专利1项；研究成果获得新华社、《南华早报》、《泰晤士报》等众多媒体的重点报道。在相关科研成果的支撑下，朱平安曾获得2022国际先进材料学会青年科学家奖、2021中国新锐科技人物突出成就奖、2018全球创新奖、2017香港青年科学家奖提名等荣誉和奖项。

任重道远的科研之路

“鸟巢”（NEST）——是朱平安为自己的研究团队所命名的名字。从2020年11月份正式入职香港城市大学，至今不到两年，他就顺利组建了一支将近10人的研究队伍。回溯过往，一幕幕团队建设时所经历的画面从朱平安脑中浮现。他直言，建设实验室团队，是自己读博士和从事博士后研究期间从未有过的经历。当时作为一位刚入职的新人，他也曾担心过团队的建设过程是否顺利。在经历困难和踌躇之际，是香港城市大学机械系的老师还有学校的各个行政部门，给予了他巨大的支撑与帮助。让他仅用几个月的时间，就将实验所用的基础设备购买完成。在此后的一年间，他又亲力亲为、一步步将实验室整体搭建完成，并在2021年6月份，成功招募了第一位学生。

“麻雀虽小，但是五脏俱全。”朱平安这样评价自己的研究团队。这个小小的“科研鸟巢”，饱含朱平安对于科研理想的希望与寄托。他的最终目标是把自己的实验室打造成一个具有超强团队凝聚力且又温馨自在的“鸟窝”，帮助自己的学生们孵化更多有价值的科研成果。

创新科技发展，人才是基础。香港特区政府劳工及福利局此前发布的《2027年人力资源推算报告》显示，香港创科产业的人力需求在未来数年内将按年增长4.3%，增速居各行业之首。预计到2027年，香港创科相关行业的人力资源需求将达到5.76万人，人才缺口亟须补齐。在这一现状之下，相关领域科研人才的培养也成为摆在朱平安眼前的重要任务。

回顾过往的科研生涯，朱平安深知一位良师对于学生成长的深远影响。在多年的科研征程中，他曾在香港大学和哈佛大学的课题组接触到了不同科研团队实验室管理及培养学生的思路，这些宝贵的科研经历也让他收获了一笔无形的财富。特别是团队扁平化的管理方式，能够帮助学生及时发现问题、解决问题，并根据不同学生的具体情况制订培养方案，让朱平安受益匪浅。在这些教学及管理思想的启发下，朱平安在培养学生时，会更加注重因材施教，在跟学生一对一的交流中，帮助他们发现自己的特长与优势，使他们在科研中更好地发挥自己的主观能动性。

朱平安将自己的学生比喻为幼鸟，他说：“一般幼鸟在巢中要待4年的时间，在这4年间我会尽力地帮助他们成长，使他们能够具备独立科研的能力。4年之后我希望他们每个人都能靠自己的力量展翅高飞，创造属于自己的一片科研天空。”

科技的发展瞬息万变。立足于产业发展现状，朱平安发现了微流控软制造领域新的发展机遇。微流控软制造具有高精度、批量化、多样性、低成本、绿色、兼容的优势。随着多学科的交叉融合及实际需求的不断增长，其将极大促进先进制造技术的蓬勃发展，并在能源、信息技术、环境科学、材料科学、生物医学工程等领域展开诸多应用。

“过往的求学经验告诉我，想真正做好一个有用的技术，绝对不能缺失对它背后的机理探讨，因为缺了这一步，我们就很难发明出能够真正解决社会问题的技术。”朱平安说。面向未来，他希望能够引领团队立足于基础研究，从智能生产、智能器件、智能应用三方面将“微流控软制造”升级为“微流控软智造”，最终将它发展成一门通用的微纳制造技术，推动先进制造业的绿色、高质量、可持续发展。

在朱平安看来，科研不是空中楼阁，如果没有办法形成一些具有应用价值的科研技术，只是单纯地发一些理论文章的话，科研的道路便会越走越窄。“未来，我还是希望能够和团队成员们一起做出更多对社会有价值、有意义的科研成果，我相信这也是大多数科研工作者的心声。”朱平安坚定地说。