首位提出用水泥制造纳米材料——孙国星

澳门大学应用物理及材料工程研究院助理教授孙国星是首位提出用水泥制造最便宜纳米颗粒的专家。回忆求学之路，原来他大学时成绩几乎倒数第一，博士读化学工程三年后又被导师劝退，转读土木工程建筑材料后彷如发现新大陆。这些年来，他坚持以研究为使命的初心，由于拥有跨学科背景，在研究上屡获突破性发展。

科研着重成果转化

孙国星教授的实验室位于应用物理及材料工程研究院地面层，这里也是他与同院的李宗津教授的联合实验室，约240平方米的空间，布置得像车间一样。他在2017年加入澳大时，当时实验室还是毛坯房，是与李教授一手一脚设计建立起来。

孙国星教授是首位提出用水泥制造最便宜、能够量产的纳米颗粒

孙国星率先发现，把水泥放进冰水， 就可以在液体中得到只有五纳米大小的颗粒，用于制造各种性能优异的纳米材料。在澳大，孙教授和团队发明了一系列用水泥缓释出纳米颗粒复合而成的特种水凝胶。他们最初发现的是该凝胶优异的机械性能，例如它可以被压缩到自身的99% 的形变，一秒钟内恢复原状，依托这种特殊的性能还开发了三种产品：第一种产品可以吸收自身四倍重量的有机色素；第二种产品具有极强的导电性能和优异的弹性，可以做一种具有柔性的高电导率的传感器材料；第三种产品是一种超级吸水树脂，可以吸收自身倍数高达13,600倍的吸水量，是之前世界纪录的二至三倍。“这块吸水后的凝胶含水率高达99.993%，是世界上含水量最高的物质。”

孙国星教授在澳大开放日展示其发明的纳米泡沫水泥

求学路上波折重重

孙国星生于江苏省淮安市，高中时屡获全市统考第一名。当年高考第一志愿是报读清华大学最高分专业——自动化工程，惜高考时临场发挥失准比清华分数线低了五分，后来入读不在报考志愿内的北京师范大学化学专业。入大学时，孙国星才17岁，他说当年心态未调整好，大学前三年一直荒废学业，成绩几乎是全班倒数第一，“我当时一直否定自己，觉得上学已经没有希望。幸好大三时碰到了我人生的第一位导师刘正平教授，他把我拉进研究小组，让我首次接触科研，毕业时我的论文还差点获提名为优秀本科论文。”

2004年大学毕业后，刘教授希望孙国星留校读研，惟他的英语和政治课不及格令考研失败。他于是返回家乡，一边在一所职业学校教化学，一边疯狂复习英文，考了三年才考上硕士班。回望这段经历，他说：“当时我只不过21岁，如果拼一拼考上硕士，至少可能会改变命运。”考上硕士不久，孙国星因出色的研究被导师刘正平教授推荐到中国科学院的化学研究所联合培养，“我的研究和训练都是在中科院完成，中科院的陈光明教授对我的科研指导非常重要。”结果孙国星不负寄望，两年内完成了三篇SCI期刊论文和一篇核心期刊论文。

孙国星的求学路一波三折。2009年硕士毕业时他因错过了公派留学博士的申请，于是去到一间教育集团任化学老师，半年就被擢升为星级老师，这段经历磨练了他的教学技巧。矢志走研究路的孙国星，在教书的一年间写了200 多封博士学位申请信，“很幸运，我最后拿到四个offers，包括欧洲四大理工大学之一的代尔夫特理工大学和香港科技大学。”孙国星最后选了香港科技大学。

在交叉点上找到创新点

孙国星的首位博士导师是香港科技 大学化学及生物工程学系的陈志明教授，“我当时的博士研究是传统高分子结晶理论的深入推导，导师觉得我不太适合在这个方向继续，难有突破，便劝我退学，否则也可能毕不了业。”

被劝退几天后，大受打击的孙国星发了一封电邮给土木及环境工程学系的李宗津教授，“李教授不忍心我白白浪费三年时光，便给我机会在他的课题组继续完成博士学位，他给我的指导直接形成了我现在的科研和管理理念。”土木工程领域为孙教授开拓一片新的天空，他形容就像“发现新大陆”。

由于拥有扎实的化工理论，孙国星在2013年6月加入李宗津教授组的第一个月，就发现了一些能够应用在建筑材料领域的化学手段，三个月后发表第一篇材料研究的SCI论文。他还记得当时第一次在电子显微镜房间，发现能从水泥这种建筑材料中找出只有五纳米大小的颗粒时那种振奋感，他更因此成为世界上首位提出用水泥制造世界上最便宜、能够量产的纳米颗粒的人，“我当时开始洞悉到，自己最擅长是做一些产品创新和理论创新的研究。”

孙国星教授与博士导师李宗津教授合照

孙国星用了一年半时间取得土木工程博士学位。博士毕业后，他先到香港纳米及先进材料研发院有限公司任研发工程师，同时在香港科技大学做兼职博士后研究，两年间就有两个创新发明，包括能在空气中稳定存在两年的纳米泡沫，以及以之制备的轻质高强度泡沫水泥。

研究的动力

孙国星教授（第三排左一）

2017年孙国星因一次机遇到访澳大，即爱上这里的学术环境，后来就有了在澳大的故事，还和他的恩师李宗津教授相遇，再度携手探索未知的研究项目。目前他和李教授联合培养20余位博士生及博士后，“研究一直是我最想做的事，把研究回馈社会更是我最大的心愿。”

把研究转化为对社会有用的东西，一直是孙教授的研究动力。依托珠海澳大科技研究院在横琴建立的产学研示范基地，他已计划在珠研院的先进材料研发中心设立小型生产线，定位是把研发的产品作为中间原料，例如吸水膨胀剂，希望将来应用到农田保水、沙漠治理等方面。“我们计划先以粉剂的形式在珠研院生产，然后再找一些做吸水树脂的企业，直接生产民用产品，例如尿不湿或农田保水剂等，我们已计划跟粤西最大的工业基地——珠海高栏港工业园合作把产品推出市场。”

孙教授在交叉学科领域找到了创新点，正如他经常对学生所言：“只要不放弃，就会成功！”在研究路上，他很有信心地说：“前面还有一大片未知的课题等着我去开发。”