百年清华

张一慧（YihuiZhang），1986年出生于安徽省南陵县，清华大学航天航空学院工程力学系副教授。2006年在南京航空航天大学获得学士学位，2008年和2011年在清华大学航天航空学院工程力学系分别获得硕士和博士学位，清华大学优秀博士学位论文获得者。2011年至2015年在美国西北大学土木与环境工程系先后担任Postdoctoral Fellow和Research AssistantProfessor。2015年，入选中组部“青年千人计划”。研究领域为屈曲力学及其新兴应用，柔性可延展电子器件，仿生软物质，智能材料与结构力学。2016年入榜美国麻省理工学院（MIT）主办的《技术评论》（Technology Review）公布的全球35名35岁以下“世界杰出青年创新家”（TR35）名单。

张一慧在实验室

“我们这项通过对平面结构加载得到空间结构的工作，为3D结构的制备提供了一种新的方法。”清华大学航天航空学院副教授张一慧正在展示“弹出式”三维快速成型技术。由于这项技术，他入榜了美国麻省理工学院（MIT）主办的《技术评论》（Technology Review）在8月23日公布的2016年度TR35，即全球35名35岁以下“世界杰出青年创新家”名单。8月31日上午，校友总会在他的办公室里对他进行了采访。

“清华为我提供了一个好的平台”

2006年，已从南京航空航天大学获得学士学位的张一慧，来到清华大学航天航空学院攻读硕士学位。“刚到清华的时候，我发现周围的群体都非常优秀。”他笑着回忆起十年前的时光，“不过这也能让我时刻鞭策自己。”除此之外，他还感受到清华更系统、更专业、更深入的基础知识训练与科学素质的培养。“清华的课程要求很高，但是这些严格的训练为我之后做研究打下了很重要的基础。”让张一慧记忆犹新的是余寿文教授的《断裂力学》课。“余教授讲课深入浅出，把比较难的概念讲得让我们很容易理解和应用，特别有名师风范！”

张一慧在清华度过了五年时光，2008年获得硕士后，又在本系攻读博士学位。“清华为我提供了一个很好的平台，使我能够和很多老师交流具体的研究思想。”硕士期间，在科研刚刚起步之际，他曾经得到了邱信明老师的许多指导，使他对于问题的想法由浅入深、由粗到细。博士期间，他在刘彬教授和导师方岱宁教授的共同指导下，将刘彬教授所创的原子级有限元方法应用到铁电智能材料，在保证计算精度的前提下，使计算速度比以往的力电耦合分子动力学方法提高了一百多倍。而对他影响最深的还是他硕士和博士期间的导师方岱宁教授。在科研方面，方教授给了他很大的自由度，从不指定他要做什么，而在问题的重要性上给予了他很多建设性的指导，引导他去观察与发掘。在硕士期间，张一慧研究的是一个偏于工程的课题，具备多年科研经验的方教授认为，该课题的基础研究成果颇丰，发展空间有限，因此建议并支持他在博士期间转变方向，研究铁电智能材料的多尺度力学行为，深入探索其中的物理、力学的复杂耦合问题。也正是这个课题，成就了他的那一篇清华大学优秀博士学位论文。

新型三维结构制备方法，让制造更简单

2011年，获得了清华大学工学博士的张一慧远赴美国西北大学做博士后，主要研究方向是柔性可拉伸电子器件，这个领域的核心问题是怎样把一些刚性的、不可拉伸的金属/硅电子器件做成可拉伸的形式。而他具体做的是一些功能密度（即功能组件空间占比）较高的柔性电子器件，这类器件往往要求内部的导线可拉伸，甚至超级可拉伸。因此，发展超级可拉伸导线就成了他亟待解决的问题。当时，他的一个直观的想法是，类似于弹簧的螺旋结构具备超级可拉伸特点。但是要在几十微米，甚至几微米的尺度上用硅或高性能金属来做3D螺旋结构，传统的方法，包括3D打印技术，都是很难做到的。如何发明一种新型的微纳米3D结构制备方法，是摆在张一慧面前的一道难题。

常言道：“他山之石，可以攻玉。”在一次研究平面曲线结构在拉伸或压缩下所产生的屈曲变形时，张一慧意外地发现，这种平面结构在简单压缩之后，竟然会变成3D螺旋结构。在这个发现的启发下，他和美国的导师一起对其进行拓展，利用这种方法做出了几百种不同几何拓扑的3D结构，并且证明了该方法的普适性——理论分析的结果是100纳米以上的尺度都可以实现，而实际的样品已经做到几十厘米。同时，他也谈到，100纳米以下的制备技术还有待深入探讨。

由二维平面到三维曲面状硅结构的组装成型过程

“我们这个工作提供了一种新的三维结构的制备方法，它可以作为一个制备平台。”与以往的制备方法相比，这种技术不仅可以快速地实现各种高性能材料的组装，而且应用领域十分广泛。首先，由于所生成的3D结构是可变形的，所以可以利用它做成具有可调控功能的微型电感元件。其次，它还可以应用到光学领域——对器件进行拉伸，使其核心部分发生转动，改变遮光面积，从而改变光的透射率。第三，它还在细胞生物学中发挥着作用，有关监控和调控细胞生长的研究正在进行着。

成功，是对世界产生影响

在许多人眼中，入榜《技术评论》全球35名35岁以下“世界杰出青年创新家”名单的张一慧无疑是一位成功的年轻学者。当被问到对于成功的看法时，张一慧给出的答案是希望自己所做的研究成果能对世界产生影响。

“如果我们的社会能够从我的研究成果中感受到一些收益或者价值，那么我觉得真的是很满足。当然，这是非常难的。”张一慧谈到，“不过我会朝着这个方向一直努力下去。但是，如果做不到也没什么遗憾，只要我能对这个领域有所推进，让其他人在我所做的基础上做出有用的产品，那我也是非常开心的。”另外，作为教师，他还希望，自己能够培养出一些优秀的学生，将来他们也能对社会有所贡献。

对于今年入学母校的学弟学妹，张一慧希望他们首先能够深刻地去理解校训，因为“自强不息、厚德载物”在他看来就是要敢闯，敢于做那些开放性、开拓性的工作，遇到困难是要有勇气坚持做下去，即使失败，也要积累失败的原因，为接近成功打下更深厚的基础。另外，他希望学弟学妹们能够踏实勤奋地学习，始终保持一颗好奇心，并且鼓励他们用批判的眼光去看待前人所做出的学术成果。