余桂华获哈佛大学博士学位时在校园留影
众所周知，淡水是一种有限的自然资源，它对所有生态系统的生存至关重要。如今，全球超30亿人受到严重淡水短缺的影响，随着人口增长,淡水资源被污染和气候变化，为人类提供充足和安全的淡水具有更大的挑战性。因此，开发高效、低成本和可扩展的技术,来净化丰富的海水和废水显得极其紧迫。太阳能水净化能使用可再生能源蒸馏水，去除水中污染物，是一种很有希望缓解淡水稀缺的技术。但是，水蒸发所需要的高能量限制了自然阳光下的水纯化产量，发展与设计可降低水蒸发能量需求的新材料可实现高效快速的太阳能水净化，这也成为国际上许多在前沿研究的科学家日思夜想的攻克目标。
近日，国际顶尖期刊《科学进展》报道了国际知名材料学家——美国德州奥斯汀分校材料科学与工程系、机械工程系终身教授余桂华教授课题组构建的一种具有高度可水合聚合物网络的光吸收水凝胶用于太阳能水净化。此水凝胶由具有光热转换性能的聚吡咯和聚乙烯醇与壳聚糖组成的高分子网络形成。由于水分子与高分子链上官能团的相互作用，水合聚合物网络中存在三种水，分别为结合水、中间水和自由水。水凝胶中的聚合物链可以通过强相互作用（如氢键）捕获附近的水分子，形成结合水。而远离聚合物链的水分子（称为自由水）则表现出与纯水相同的性质。在结合水和自由水之间的中间区域，水分子与聚合物链和相邻水分子呈现相对微弱的相互作用，称为中间水。与纯水相比，中间水可以通过更少的能量蒸发。通过调控聚合物与水的相互作用，改变了水凝胶中的水状态以及水相变行为，降低了水蒸发的能量需求。基于这类高度可水合聚合物的太阳光水蒸发在一个太阳光下的蒸发速率可以提高到接近3.6千克纯净水每平方米每小时，能用于去除各种可溶性离子污染物，具有防污功能和耐久性，可实现高效能、可扩展且经济高效的太阳能水净化。
余桂华，这个被誉为当代最出色的年轻科学家之一，他和他的科研团队于2018年首次将水凝胶材料引 入太阳能水纯化技术，并发现通过水凝胶对水的活化作用，实现了超高的纯化效率。这个成果发表在国际最著名的自然系列杂志《自然·纳米技术》上并在科技界引起极大关注。很显然，这样的科技突破绝对是人类的巨大福音，而这个为实现重大突破做出重要贡献的年轻人为何会有如此能耐同样让人兴趣盎然。此时此刻，我想自豪地告诉大家：这个人，乃是福建妈祖故乡莆田仙游人；这个人，其实从小就是一位名副其实的学霸。当然，他更是一位平步青云、蟾宫折桂、令凡间惊叹的科研奇才。
世界知名的材料学专家，国际公认的科技成果
盘点余桂华的学术成果，他目前已在《科学》《科学进展》《自然》《自然·纳米技术》《自然·通讯》《美国科学院院刊》《化学会评论》《美国化学会志》《德国应用化学》《先进材料》《纳米快报》《能源与环境科学》《今日纳米》《先进能源材料》《先进功能材料》等国际著名科技刊物上发表论文150余篇；其论文被引用23000次以上，H因子~74。同时，其所发表的前沿科研工作成果曾被多个国际媒体亮点报道，其中包括国际知名的自然新闻、科学新闻、美国广播公司新闻、福克斯新闻、福布斯、发现、国家地理、每日科学、研究与发展杂志、麻省理工科技评论、流行科学、科技艺术、化学化工新闻、化学世界、材料世界和美国材料学会会刊等。
余桂华教授现任《美国化学会材料快报》副主编，也兼任一系列国际著名化学和材料类科技期刊的编委，如《化学会评论》《化学》《美国化学学会核心科学》《材料化学》《科学报告》《科学中国化学》《科学中国材料》《能源与环境材料》《能源研究前沿》等刊物。他的研究成果，曾获多项重要的国际学术奖励，其中包括：2019年获得国际纯粹与应用化学联合会100周年青年化学家奖；2018年获美国化学会“杰出青年科学家”奖；2018年获美国能源部杰出青 年奖；2018年获美国化学会能源科技新兴领袖奖；2017年当选英国皇家化学学会会士；2017年获得美国著名CamilleDreyfusTeacher-Scholar奖；2016年斯 隆研究奖，斯隆研究奖是美国最著名的奖项之一，主要授予最具潜力的优秀青年科学家，50多届近千名获奖者中有43位诺贝尔奖得主、68位美国科学奖章获得者；2014年，余桂华荣膺美国麻省理工评选的全球35位杰出青年创新人物之一；2010年曾经跻身国际纯 粹与应用化学联合会颁发的五位国际青年化学家奖之一等，并先后在国际和美国多类大型学术会议及大学作过120多场邀请报告或学术讲座，可谓获奖无数。
在中国科技大学读书时，于黄山留影
知恩报恩的学霸之路
水有源，天有涯，每个人都有自己的根。对于年 轻的余桂华来说，他不会忘记自己家在距离仙游小县城几十公里的山沟沟社硎乡那个叫仙头村的地方，其父余贤霖是这个小山村的骄傲。他的父亲1975年3月从铁道兵部队退伍后，因在部队立三等功被村里推荐上福州大学化工系，于1978年毕业，这在那个年代是很不易的。后来，余贤霖先后担任城厢区委副书记、仙游糖厂书记和莆田市工会副主席、调研员。而余桂华出生于1981年2月，他依稀记得回老家要从仙游县 城坐一个多小时的车，到了村部，车停在那，山道弯弯，还需步行一个小时才能到家。当然这是十几年前的事了，如今村里已把公路修到了家门口。过去若遇到山洪暴发、道路塌方，还得绕道一两个小时。就在笔者撰写本文时，刚回国的余桂华还和父母等亲人绕道几十公里去山里看望他92岁的老祖母。村里人都说余桂华是个懂事的后生，每年从美国回国探亲，都要想方设法回小山村去看望老祖母，以表达晚辈不忘家乡故土和亲人的情感，都说这个老奶奶真有福气。
余桂华从小就显露出很会读书的学霸素质。小学一二年级，他在仙游糖厂红星小学念书，那时糖厂附近叉车多，为了孩子的安全，三年级时他转学到仙游实验小学就读。会读书的孩子很讨老师们喜欢，读三年级时，班主任蔡秀兰老师那年刚从师范毕业，事业心强的她发现余桂华虽然调皮，但资质聪颖，便悉心培养他，推荐他参加全国“祖冲之杯”竞赛，余桂华夺得了金奖，这无形中培养了余桂华对自然科学的兴趣爱好。记得当年带队的郑文治老师在一帧落款为1992年7月26日这几个获奖学生合影的照片背后题词：“珍惜已取得的荣誉，珍惜如诗的年华，努力奋进，前途似锦。”多年后，当余桂华从中国科学技术大学毕业后要远赴哈佛大学留学、回仙游老家与亲人辞行时，还特地去拜访小学时的班主任蔡秀兰老师，以感谢当年的培育之恩。
余桂华小学考初中是以仙游县第二名的成绩考入仙游一中的。在读初一初二时由于学习成绩不错，老师一直让他当班长。因其父余贤霖从仙游糖厂书记调任莆田市工会任副主席，余桂华也转学至莆田一中。莆田一中向来是不那么好进的名校。当时的校长施天水是位教化学的名师，他看了余桂华的学习成绩单，爽快地说，这种成绩的学生是求之不得的，余桂华于是成了莆田一中的学生。多年后余桂华与笔者谈起这段经历，他依然感恩施天水校长。刚转学莆田一中，余桂华有过一小段适应过程的沉寂期，好在其父是位技术性干部，人也开明，任由孩子独立自主发挥自己的兴趣，唯一的要求是做事情一旦选择了，就要努力追求最佳的结果。读初中时余桂华在化学上显露出超乎寻常的兴趣，初三时参加全国化学竞赛便斩获全省二等奖，物理和数学也频频获奖。在初中考高中会考时，余桂华取得了莆田市第二名的好成绩。
老师题词留念
在莆田一中上高中时，余桂华迸发出强烈的求知欲。班主任黄宜美老师那时刚从师范大学化学专业毕业，对学生充满感情并悉心培养余桂华对化学学科的热爱。安排他参加全国性的化学、物理和数学竞赛，结果次次都获奖，这对日后他选择化学为自己的专业有不小的影响。其时，余桂华在这所名校的学习成绩均保持在班级头一二名、在年段名列前茅，可谓不折不扣的学霸。多年后，当年轻的余桂华在科学上崭露头角、事业有成后，黄宜美和班里同学回忆他的高中求学时光，都异口同声称赞余桂华担任班级学习委员时认真负责、富有责任心，从高中时就对化学产生了浓厚兴趣。同时，他虽然读理科，但对历史、政治、地理等学科也很专注，篮球、跳高、百米等成绩也不赖。由于学习太拔尖，使得这些都被掩盖了。他们还赞扬余桂华道德品质好，有次打篮球错过自习时间，本该罚站，但他勇于承认错误，因态度诚恳被免于罚站……只是学霸也有遇到滑铁卢的时候。比如，1998年余桂华参加高考时，由于饮食食材出了问题，造成其身体当天出现状况，导致他最拿手的化学试卷没有做完。好在他基础好，当年还是以全校前二十名的成绩，考入了全国科研最顶尖的重点大学之一——中国科学技术大学。
中国科学技术大学是中国科学院所属的一所以前沿科学和高新技术为主，兼有医学、特色管理和人文学科的综合性全国重点大学。该校既是国家首批实施“985工程”和“211工程”的大学之一，也是唯一参与国家知识创新工程的大学，堪称是一所为实现“创寰宇学府，育天下英才”的宏伟目标而努力奋斗的大学，也是一所执着的走在奔向具有中国特色的世界一流大学而努力的路上的大学。虽然余桂华高考第一志愿填的是生物系，但他十分庆幸，后来他仍然被自己最喜欢的化学系选中了。在科技大学五年里，他每年都以化学系第一名的成绩独占鳌头。余桂华说他在科技大学遇到一批好老师，例如化学系主任郭庆祥老师、班主任徐菱和他的爱人张祖德老师（化学系书记）都给予了极大的关爱，对其学识成长有不小的帮助。他也成为科技大学化学系里的学生会主席。大学五年，他始终没有放弃在高中时喜欢打篮球的习惯，他深信搞科研既要读书好还得身体好。大学期间他还深深感恩化学系钱逸泰院士给他的帮助，指导他在世界知名学术期刊发表论文，这对他以后搞科研影响极大。由于成绩极为优异，大学毕业时余桂华获得本科生最高奖“郭沫若奖学金”的殊荣。学校以出色的校友为荣，而培养出余桂华的母校莆田一中校长也因此获得中国科技大学邀请、到该校参观的特殊礼遇。由于余桂华大学期间优异的学习成绩和表现，使他获得科技大学侯建国院士（现为中科院副院长）、钱逸泰院士联名推荐其到国外知名大学硕博连读的机会。优秀大学生尤其是具备科学研究前景的研究生历来是各个大学竞相争夺的对象，此后，先后有美国加州理工大学、麻省理工、哈佛大学、斯坦福大学、普林斯顿大学等六所知名大学寄来的给予全额奖学金的入学通知书。在与老师商量后，余桂华最终选择了著名的哈佛大学。
哈佛大学和斯坦福大学的留学科研之路
自古名师出高徒。余桂华的海外留学和科研之路是从2003年哈佛大学开始硕博连读，2009年博士后研究在斯坦福大学。哈佛大学，简称哈佛，坐落于美国马萨诸塞州剑桥市，是一所享誉世界的私立研究型大学，同时也是美国本土历史最悠久的高等学府。从这里走出了8位美利坚合众国总统，上百位诺贝尔获得者，其在文学、医学、法学、商学等多个领域拥有崇高的学术地位及广泛的影响力，被公认为是当今世界最顶尖的高等教育机构之一。而斯坦福大学，全名小利兰·斯坦福大学，坐落于美国康涅狄格州斯坦福市，也是一所享誉世界顶尖的私立研究型大学。该校校区位于加利福尼亚州的帕罗奥多，与旧金山相邻，占地35平方公里，是美国面积第二大的大学，与哈佛大学并列为美国东西两岸的学术重镇。该校培养了众多高科技产品的领导者及创业精神的人才，这其中就包括惠普、谷歌、雅虎、耐克、罗技电子、特斯拉汽车、火狐、艺电、太阳微系统、英伟达、思科、硅谷图形及eBay等公司的创办人，校友涵盖30名富豪 企业家及17名太空员，亦为培养美国国会成员最多的院校之一；斯坦福校友创办了众多著名的公司机构，共58名诺贝尔奖得主现或曾于该校学习或工作。根据美国《福布斯》杂志2010年盘点的亿万富翁最多的大学，斯坦福大学名列第二，亿万富翁数量达28位，是仅次于哈佛大学、诺贝尔奖得主最多的前十所世界名校之一。
谈到这段海外留学生涯，余桂华的父亲余贤霖坦言，如果没有这笔全额奖学金，虽然他是处级干部，但作为工薪阶层的他其实无法承担这笔费用。他说， 余桂华在哈佛大学时，1800元美金除缴纳20%税金外，公寓费用500美元，生活费用300到400美元，生活要求不高的他偶尔还有剩余。2009年，余桂华在美国哈佛大学获得博士学位，他师从世界纳米领域著名科学家——美国科学院、医学院两院院士查尔斯·李博教授。2009-2012年，余桂华在美国斯坦福大学读博期间，师从美国工程院院士鲍哲南教授从事博士后研究员工作。2012年加入美国德克萨斯大学奥斯汀分校作为科研独立的助理教授。作为著名的材料科学家，余桂华拥有自己的科研团队，实现了科研人生之路的选择。
2014年，余桂华由于长期致力于导电性水凝胶的研究，是将多功能水凝胶发展应用于能量储存设备的第一人，因此在2014年8月19日，由《麻省理工学院技术评论》杂志2014年TR35全球杰出青年创新人物评选中，余桂华教授因其研究材料可促进能源储存、健康监测和环境清洁等领域的发展从500多名候选人中脱颖而出，获此殊荣。
如今，余桂华实验室主要致力于纳米能源环境材料特别是功能化凝胶材料、二维能源材料研究。纳米结构功能凝胶材料结合了传统高分子和纳米材料的特性，应用前景广泛。目前他们实验室通过化学调控的方法来实现高导电性能、电化学活性、环境刺激响应行为以及机械强度等多种功能在凝胶材料中的有机结合；同时利用先进表征技术和理论计算开展基础研究，以揭示凝胶材料中的电子以及离子传导机理等基本原理，并最终实现其在众多领域应用。纳米结构凝胶材料可广泛应用于下一代能源存储器件、绿色化工催化剂、控制环境污染以及海水淡化、便携生物传感器以及具有感应刺激能力和自愈能力的多功能电子器件。
余桂华全家福
余桂华的课题组正在多功能凝胶的研究上取得多 项突破性的科学进展，开发多功能凝胶的实际应用。其实验室研究出的有机多功能凝胶可以在未来能源器件中有大的突破，同时他们的多功能凝胶可以为自愈性能源器件以及其他智能电子器件的设计和组装提供 材料基础和平台。再者，他们团队最新通过合成开发新的生物质有机物，用作设计功能性导向的活性有机分子，把“原子经济性”的原则扩展到能源领域，开发可持续性的绿色储能体系，希望实现电能在大规模及超大规模上的存储。
科研无坦途：发现科研之美
然而，科研之路并非平坦路。谈及他们团队做实验，大多忙到晚上十一二点是家常便饭。在前不久的一次回国与某大学教师座谈中，余桂华说，他从中学时曾在母校莆田一中图书馆附近看到一句爱因斯坦名言：“天才就是百分之九十九的汗水加上一分灵感。”他对此感受深刻！做学生时学习刻苦如此，如今搞科研更是深有感触。还有一句也是爱因斯坦说的：“人的一生就像骑单车，要想保持平衡，就得往前走。”
谈起他做科研的动力之源时，余桂华说：罗素先生的自传里写过，对知识的渴求是支配其一生的三种激情之一。就我个人而言，从事科研工作的最大动力来源是对科学浓厚的兴趣及对于科学问题的探索精神和热情。对于一个科研问题，如何解决其中的科学问题，通过自身及团队的不懈努力得到更深更好的科学理解并尽全力推广科技应用，这是我对于科研的最大爱好。我觉得科研道路上还需要能静下心来。
而谈到他对自己科研团队的博士研究生的要求 时，他说，我最看重的学生能力有以下几点：创新精神，对科学问题的钻研精神，对科研中遇到问题的解决能力，与同事的合作精神与科学交流能力。
谈及科研之路上最大的品格时，余桂华说，首先，要有一颗平常心对待所有事情，静下心来想事情，静下心来处理实验中遇到的问题，静下心来解决问题；其次，还要对学生理解和包容。因为对学生的指导是我在科研道路上的一个重要职责，但要以理解和包容态度教育指导学生。再者，另外一个重要品格是要笑对实验中的“失败”数据。失败乃成功之母， 所有的失败就是以后成功的基础，只有在失败中学到解决问题的能力，才能找寻到打开成功的钥匙！我很幸运，从博士期间就进入了世界上最顶尖的实验室，跟着Lieber我接触到了最前沿的科技，学会了如何在科研的道路上勇于探索、求新求实。来到UTAustin之后，我又很幸运地有机会跟世界能源领域的泰斗 Goodenough教授合作，学会了对待科研乐观的态度，并像Goodenough所说的那样，做科研要发现科研之美。
无疑，科学家的心灵是最纯净的。余桂华，从中华土地上走出来、从妈祖故乡出发走向海外、走向科坛高峰，他始终不忘反哺故国，他经常回国讲学交流，从不忘家乡莆田以及仙游社硎仙头那个山道弯弯、路途要走一两个小时的老家……我们有理由期待这位年仅38岁的年轻科学家在学术之路会走得更远些更高些！