一滴水，以不同的速度喷射而出，撞击在固体表面，变形后肆意溅射，水花飞扬……如果用电影慢镜头记录下这一系列动作，一定美得摄人心魄，恰如动作电影里雨幕中打斗的场景一样，酣畅淋漓。
不过，在科学家眼里，一滴水不只有这样的美感。在我校理学院宋美荣老师的眼睛里，一滴水的溅射就是一张张包含着特殊运动轨迹、力学作用的三维空间图。控制一滴水的运动，让他根据我们的需要延长或缩短与固体表面的撞击接触时间——这就是宋美荣的主要研究内容。
3年来，为了观察水滴的运行轨迹、绘制力学图、摸清疏水结构，她走进了一滴水的世界，拍摄了数十万个录像和电子图片，摸索总结，从中发现了一种全新的撞击动力学模型——雄鹰展翅式，并找到了有效控制水滴溅射的方法，从小水滴里做出了大学问。
日前，世界一流的工程材料类期刊——《NPG Asia Materials》（Nature子刊），以《Reducing the contact time using macro anisotropic superhydrophobic surfaces — effect of parallel wire spacing on the drop impact》为题（利用3D打印方法制备大尺度各向异性超疏水结构降低液滴撞击接触时间的研究），刊发了宋美荣老师的研究成果，影响因子达到9.157。宋美荣老师为第一作者、第一通讯作者，安博官方网站为文章第一完成单位。这也是宋美荣老师继今年3月份在Science子刊《Science advances》发表利用囊泡性表面活性剂AOT解决在超疏水表面上的撞击溅射问题（Controlling liquid splash on superhydrophobic surfaces by a vesicle surfactant）后的又一重要研究成果。
科普：什么是超疏水表面上的撞击溅射？宋美荣老师两篇论文厉害之处在哪里？
以液体水为例，通常将与水接触角小于90°的固体表面称为亲水表面，大于90°称为疏水表面。特别地，与水接触角大于150°的表面称为超疏水表面。
液滴撞击固体表面的现象普遍存在于生产生活和工程领域中, 在自清洁、防冻防冰领域，人们希望液滴能够快速离开表面，其撞击接触时间越短越好，而在喷墨打印、农药喷洒、火灾扑救等领域，人们则希望液滴能够滞留固体表面，液滴撞在固体上的接触时间越长越好。
自然界有很多超疏水叶片，如甘蓝、水稻、小麦、狗尾巴草、花菜等等，水滴在超疏水叶片撞击后会发生反弹或溅射，会导致农药在喷洒过程中有50%以上的大量的浪费和损失，不仅降低农药利用率，还污染环境，增加水、食品的农药残留风险。针对这一问题，宋美荣博士等对比了几十种表面活性剂，进行了大量实验，从理论上突破了液滴在撞击的第一阶段，即铺展阶段（两毫秒内）不能润湿表面的认识误区，提出利用囊泡性表面活性剂AOT较好地解决水滴在超疏水表面上的撞击弹射和溅射问题。这一工作于今年3月在《Science advances》发表后，在世界范围得到了广泛关注。马里兰大学Burkhard Schulz教授对此成果给予高度评价，认为这一发现有助于精准农业的发展，能够更高效、更环保的利用农药。
雄鹰展翅式动图
与解决水滴在超疏水表面上的撞击弹射和溅射问题相反，宋美荣老师在观察到液滴在水稻上的接触时间大幅度降低后，受到启发，利用3D打印方法制备了大尺度的具有平行条纹的各向异性超疏水结构，解决了国际上公认的“off-center impact”难题（水滴撞击中心远离单条纹或交叉性条纹，接触时间会和在超疏水表面上的接触时间相同），并在世界范围内首次发现并提出液滴撞击中心在沟槽时产生的雄鹰展翅飞翔式的撞击动力学行为。这一研究成果给自清洁、防冻防冰等领域带来了新的启示，未来在防病毒和防菌医疗器具、雨伞、玻璃、外墙涂层等领域有广阔的应用前景，将会给我们的生活带来巨大的变化。
幕后：科学女神的科研故事
初见宋美荣老师，给人印象深刻的是她的笑脸。或微笑、或大笑，充满着积极向上、阳光乐观的心态。
谈起自己的科研故事，宋美荣老师对自己艰辛的科研过程一笔带过，却郑重地介绍了她所在的团队。她说：“这些成果都是团队力量的结晶，特别是中科院江雷院士、董智超博士和王毅琳研究员给予的指导和帮助，使我始终心存感激。”
雄鹰展翅式撞击动力学展示
“还有我身边的同事、我的学生都对我特别支持！我的研究参与者有学院的刘朝晖老师，还有我所带的本科生，这些本科生太棒了，他们的能量超乎我的想象……”说起自己的学生，宋美荣滔滔不绝、绝不吝惜赞美之词。最近几年，在北京中科院仿生材料与智能界面重点实验室做研究的同时，她还承担着四百多个课时的教学任务，两地奔波是她生活的常态，为了节省时间，在北京的日子被她形容为“像打仗一样”，分秒必争。“庆幸的是，我的学生很给力，虽然他们只是本科生，但是在工作和精神上给我了莫大的帮助。”
对于教学、育人，宋美容有自己的一套方法。“当时发现问题并想到一些解决办法后我就直接出国了，仅仅是给了他们一个研究方向、一个研究思路，这些本科生用了大概3个月的时间便在国内模拟测试了多种数据，这样我在国外时也能及时地进行数据处理，没有他们，所完成这些研究工作不知道要用多长时间的啊！”对于本科生的教学，宋美荣觉得可以通过教学与科研的融合，让本科生在安博anbo（中国）方面发挥更大的作用。因此，在教学过程中，除了基础理论的学习，宋美荣时刻关注着本科生实践操作能力的提升。上课之余，她一直鼓励大家走进实验室，学会在实验过程中去思考、去探究未知。
“文章的发表算是水到渠成的事儿吧，从博士后进站到出站，很长一段时间我只是埋头做实验，经历了好长一段迷茫期，但是却为后期发现问题后能够快速解决问题奠定了厚实的基础，文章撰写过程中有过无数次的讨论和修改，为理解其中机理并能简单明了的表达付出很多努力，所谓厚积薄发可能就是如此，哈哈……”虽然这段关于科研成果如何出来的描述很平淡，但是我们能够想象到其中的艰辛、枯燥、寂寞和坚持。做科学研究要沉下心去、坐得住冷板凳，岂不正是如此。
“在我的身边有很多农业科学家，他们都有很出色的研究成果，对我也有很多的启示。特别是在降低农药使用量、促进生态环保方面，我觉得有很大的空间可以相互借鉴、合作、融合发展。目前，我也确实正在进行着这方面的研究，进展还不错哦……哈哈……”伴随着爽朗的笑声，宋美荣对自己下一步的研究方向充满期待。（学生记者杨钧清 刘鑫 郝杰康 赵鹏等共同参与采访）
新闻链接：
1.文章题目：Controlling liquid splash on superhydrophobic surfaces by a vesicle surfactant（利用囊泡性表面活性剂AOT解决在超疏水表面上的撞击溅射问题）
文章作者：宋美荣、鞠婕、罗思琪、韩玉淳、董智超、王毅琳、顾振、张玲娟、郝瑞然、江雷
文章链接地址：http://advances.sciencemag.org/content/3/3/e1602188
2.文章题目：Reducing the contact time using macro anisotropic superhydrophobic surfaces — effect of parallel wire spacing on the drop impact（利用3D打印方法制备大尺度各向异性超疏水结构降低液滴撞击接触时间的研究）
文章作者：宋美荣、刘朝晖、马永健、董智超、王毅琳、江雷
文章的链接为http://www.nature.com/doifinder/10.1038/am.2017.122
