七院院士高华健全职加入清华：发表论文500多篇，多个项目与医药相关
导读
美籍华裔高华健教授是世界知名固体力学家，曾担任美国布朗大学和斯坦福大学的终身教授。
两年多前，他加入新加坡南洋理工大学机械与宇航工程学院，最近他从清华大学校长李路明手里接过聘书，全职回国。
清华校长李路明为高华健（左）颁发聘书
“早就有回国的打算”，高华健在采访中说，“我来过很多次清华这次觉得真是不一样了说不出来的激动，要踏入一个新的阶段了”。希望“与大家一起创造美好的未来”。
高华健“在众多选择中毅然回到祖国、来到清华工作令人感动”。原清华大学党委书记邱勇表示。
为何这么说呢？高华健是世界级的科学家，他是美国科学院、工程院等7院院士，培养的众多人才中1人当选中国科学院院士、1人当选美国工程院院士。
本文为其早先时候接受《联合早报》采访时的内容。
傅丽云 | 撰文
01
专注和坚持自己兴趣的普通人
14岁就念西安交通大学工程力学系，高华健当时被同学戏称“神童”。
问他，跟别人的最大区别是什么时，高华健这么回答：“我只是普通人，身为科学家，可能我比多数人更加专注和坚持自己的兴趣和爱好罢了。”
他说，十四五岁念大学，情况较特殊，但也不稀奇，“并非成绩很好，而是时代的因素”。
1963年，高华健在四川成都出生，父亲是新中国第一代大学生，在兵器工业部的研究所当电机工程师，高中毕业的母亲也在同个单位工作。
高考前父母到处借书，为他日抄夜抄
文革1966年开始，期间中苏交恶，因为担心苏联以核武攻击，父亲的研究所搬到了绵阳，他也因此在偏远地方长大。
他说，1970年上小学，因为跳级，中小学只用了八年念完。“文革时在学校，都不注重学习，不讲成绩的，所以跳级很普通。”
文革期间，高考停止。
1977年8月份，邓小平宣布恢复高考。当时，他在父亲单位办的子弟学校念高一，赶上了1978年6月的高考，只有约五个月时间备考。
“一切从零开始，因为文革时期大学都停办了，所以当时很缺适当的教科书，父母亲到处借书给我准备。父亲白天抄。母亲晚上抄，因为借两天就得还。”
他说，在大学念应用数学的父亲教他数学，所以进步很快。
当时，他也参加学校为高考生办的晚间补习班，其中一名清华大学分校的物理教师，物理课讲得很棒，对他启发很大。
他还记得高考的成绩，数、理、化三科平均95分，政治74分，语文41分。“因为完全不懂文言文，语文比较糟。英文最差，只得29分，好像是选择题，随便乱填的，哈哈哈！”
选修应用力学 在基础科学和科技之间搭桥梁
虽然对物理和数学最感兴趣，但父亲鼓励他学比较实用的工程。
他最终来个折衷，攻读在基础科学和科技之间搭桥梁的工程学科——应用力学。
12月份出生的高华健，同年10月进入西安交通大学时，15岁还不到。“当时有一批跟我年纪相仿的，也有大我们很多的‘老三届’。”
“老三届”是指文革前期1966年至1968年高中毕业，但没有大学可上的学生。所以他班上的同学，从14岁到28岁，差一倍的都有。隔壁班的甚至还有42岁的。
完成大学教育，他的研究生考试获全校第一，国家支持他，送他到美国哈佛大学。
1983年他到哈佛时，托福成绩高分，但英语表达能力却很差劲。当时，学术指导老师推荐他报读ESL课程（英文为第二语文）。该课程要他先考分级，再看给他编入哪个班。结果，他考了100分，却被拒收。
“我的英语会话不行，但阅读和书写的能力却可以。学术指导老师知道后，哈哈大笑！
“整个校园当时只有20来个中国留学生，我们很快结交了美国同学和朋友，数个月后，我的英语就跟上进度了。”
从自然界取得灵感 也力求超越自然界
向自然界学习，但要青出于蓝，这是高华健一生致力追求的目标。
他热衷于研究自然材料的力学性能及其操作原理，冀望以同样原理创造出更好的工程材料，让人类受益。
高华健是固体力学（solid mechanics）领域的顶尖专家，研究范围包括工程及生物系统中的纳米力学、纳米结构和低维（low dimensional）材料力学、断裂力学（fracture mechanics）、薄膜力学（thin film mechanics）、纳米医学（nanomedicine）等。
记者是理科门外汉，向高华健讨教，他到底在研究什么，有什么实用价值？
没想到，他深入浅出地分享几个研究项目后，还真让记者感受到物理之美妙。
自然材料历经数千万年演变 分子不断合成和优化
谈到物理，身高1.88米的他自然流露出一脸的喜爱与满足。
“从读书时期，我就发现了解事物如何运作是既有趣又令人满足的事。例如，鸟儿飞翔，飞机飞行，两个截然不同的物体，飞行的原理有什么共同之处，让我很好奇。
“我一直在研究自然材料，例如骨头，贝壳和牙齿的运作原则。这些材料历经数千万年的演变，分子不断合成和优化。
“从自然界汲取灵感、得到启迪大有裨益。自然材料环保，制作成本低容易回收。了解这些材料，我们希望可以做得比自然界更好。”
他举例时眉飞色舞地说，如骨头的组成物质非常脆弱，其中包括属性很差的材料，像粉笔般的矿物质和一些蛋白质。
“自然界却自有一套方法，用复合结构将它们混合起来，让骨头变得强健。
“自然界也教导我们许多方法，像如何使用再循环和可降解材料，让它们再成为有用的结构。我们希望从中学习如何在不破坏环境的情况下，推动科技发展。”
他研究骨头、贝壳和牙齿，发现这些物质的矿物质是纳米结构组织而成，所以极为坚韧，可达水晶韧性的3000倍。
“我们也发现壁虎走壁的独特秘密，在于它们脚板上微毛发的结构，使它们可以黏在垂直表面并攀爬。”
难怪他形容研究工作“像侦探，设法解答谜题，而研究往往掺杂成功、失败和气恼”。
问他如何看待所取得的辉煌科研成就？他说：“我享受自己所做的。能与一群非常聪明的博士生和博士后一起搞研究，我觉得很幸运。”
社会课题愈加复杂 研究日趋多学科模式
他指出，研究工作已从单一领域，慢慢走向多学科模式（multi-disciplinary approach），“因为社会面对越来越复杂的课题，包括气候改变、大流行病、人口老化，基础设施等。”
他曾说过，跟不同领域的顶尖人才交流，可以互相学习，扩大自身的能力，让人感觉自己在不同领域工作。
“你经常可以自由选择研究课题，再跟同行分享成果，从而达到广泛的影响力。所以我认为，大学教授是世界上最好的工作了！”
多个与医药相关科研项目进行中
过去20年来，高华健发表至少533篇学术论文，也是固体力学家中，文献被引用次数较多的学者，达5万多次。
他是世界上少有的三国一洲六院士，包括美国国家工程院院士、美国国家科学院院士、美国人文与科学院院士、德国科学院院士、欧洲科学院外籍院士，以及中国科学院外籍院士，也是多份国际学术刊物的主编或编委，声名显赫。
高华健几个与卫生相关的科研项目包括：
02
心脏复建“智能创口贴”
心脏病突发后，如果贴个创口贴就能让心脏复原，该多好？
高华健与复旦大学和苏州大学的教授合作研究、帮助心脏病患者康复的“智能贴”（smart patch），进展良好，已在去年年初发表报告。
他说，“智能贴”目前在老鼠身上取得良好效果，但还需进一步进行动物临床试验。“因冠病疫情所累，否则速度会更快一些。”
他说，心脏不比皮肤，贴心脏的创口贴须预防受损的心脏损伤扩大，但同时也要让心脏正常跳动。
“好比气球破了口，在洞孔贴个创口贴，防止它漏气，却不妨碍气球舒张和收缩。”
为了取得这个目标，他和研究团队设计了一个特别的粘弹性材料（viscoelastic material），来克服上述挑战，协助心脏病突发后恢复心脏运作功能。
“因为贴在心脏，材料的选择和设计要求非常严格。”他说，粘弹性材料制成的心脏智能贴可以不必除掉，等到心肌组织康复后，就慢慢地被身体自然吸收了。
03
抗生素研发须追赶耐药性细菌演化
抗生素在上世纪的出现，改变了现代医学，但因为耐药性细菌迅速崛起和不断进化，导致公共卫生面临危机。
高华健说，开发新抗生素的传统方法，已无法跟上耐药性细菌的步伐，部分原因是因为抗生素无法完全消除细菌群中存活的“坚执分子”（persisters）。
“我们正研发可以破坏细菌膜，进而杀灭全部细菌的纳米颗粒（nanoparticles）。”高华健团队的初步研究显示，以细菌膜为进攻目标的抗生素，能够杀死细菌的坚执分子，并且阻断细菌抗药性的发展。
“这相当于寻找只杀细菌，但不会将身体的其他细胞也杀掉的精准子弹（silver bullet）。”
他指出，通过研究，我们能知道纳米的哪个化合物组成部分起到关键作用，搜寻范围便可缩小，否则会像大海捞针。
04
安全气囊防护衣 防老人跌伤
老人容易跌倒，且常常伤及盘骨。如果有类似汽车安全气囊功能，紧急时能膨胀的防护衣，就可以避免老人跌伤。
高华健说，穿山甲和犰狳（armadillos），身上的灵活鳞片不妨碍平时活动，但遇敌时肌肉霎时收缩，鳞片即形成坚硬的保护盔甲。
他和三名南大教授正向这些生物偷师，研发给老人穿的防护衣。
每个教授有自己的研究范围，包括控制生物材料性能的蛋白质机制、自行硬化的布料、模拟设计（simulation design）、机械、组织聚合物传感器（tissue polymers sensor）等。
“我们根据自然材料的特性，要研发能回应外界干扰，包括压力、温度、酸碱值、灯光、湿度等的纺织品。”
05
纳米孔洞口罩（nanoporous mask）
冠病防疫口罩已成了日常必需品，但多数口罩不够透气，戴久了很不舒服。高华健和另一名南大教授正申请研究基金，研发纳米孔洞口罩。
他说，空气分子小于一个纳米，而冠状病毒则是100个纳米大。只要口罩孔洞介于一到100个纳米，病毒就无法进入。“戴了这种口罩可以顺畅地呼吸，它甚至可以是透明的。”
新加坡中西文化交汇 在心中有个特别位置
高华健教授是各国竞相争夺的科研人才，最终会落户新加坡，是南大校长苏布拉·苏雷什教授牵的线。
高华健告诉《联合早报》，他与苏雷什教授相识30年左右，一次机缘巧合，后者邀请他加入南大。
“身为美籍华人，新加坡在我的心中一直有个特别的位置。这是个非常有趣、中西文化交汇的地方。”
注：本文来自“联合早报”，略有改动。
高华健的科研贡献
包括以下三个方面——
创立了基于微观机制的应变梯度理论
从微观机理到宏观唯象的多尺度研究
引领了近20年来力学的发展范式
揭示了多种新型微纳米结构金属材料的
塑性变形机制和断裂机理
为后续材料和力学科学家
解决金属材料强韧互斥的难题
指明了可行的方向
建立了纳米生物结构的力学理论体系
揭示了生物结构材料中
力学性能优异的根本原因
Deep Science预印本