蜂窝煤、火车隧道、照相机镜头

都是通过对“孔”的利用

实现各自功能的

想要在宏观世界中造个孔并不难

但是，在纳米材料上

也就是直径为一根头发丝

六万分之一的材料上

该如何造孔呢？

往下看，一起探索

化学家的神奇“魔法”

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化学家现场造孔

做实验如同变魔术

中国科学院院士、

复旦大学化学与材料学院院长

赵东元介绍

介孔材料是指孔径在2~50纳米

具有纳米效应的多孔性材料

节目中，赵东元带来了介孔模型

像蜂窝煤一样

每一个孔都可以算它的表面积

所以，介孔材料拥有极高的比表面积

两克介孔材料的比表面积

能铺满一个足球场

化学家不仅可以

改变介孔材料的孔径大小

还能创造出许多不同的结构

之所以要在纳米材料上造孔

是为了让更多的物质在其中相互传输

产生化学反应

为生活所用

穿上白大褂，戴上护目镜和手套

赵东元借助一个简单实验

演示了如何在纳米材料上造孔

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介孔材料被广泛应用

在多个领域大显神通

如今，介孔材料在许多领域

发挥着非常大的作用

像催化剂、电池的电极材料、

电子隔热材料、生物医疗材料等

与生活息息相关

在锂离子电池领域

介孔碳负极相较于

比表面积较小的石墨负极

可以与更多电解液接触

提高电解液的扩散能力

促进电子和离子快速传输

可以有效将电池充放电性能

提高20%以上

介孔材料在石油化工中

应用也非常广泛

石油被称为“黑色的金子”

我国石油资源比较短缺

目前，每年要加工7亿吨石油

大约75%靠进口

赵东元及团队十年磨一剑

创造了重油的裂解催化剂

可以将石油的转化效率提高1.5%

产出的汽柴油质量非常高

如果能够在全国推广

可以产生近百亿级的效益

在纳米材料上造孔

经历了艰难的探索过程

1992年，美孚公司

在化学刊物上发表了一篇论文

利用阳离子的表面活性剂做成了介孔材料

赵东元认真读了这篇论文后

得到许多启发

经过不断试错

最终创造了SBA-15

30纳米孔径的介孔材料

这是目前为止最大孔径的介孔材料

这一成果引起了巨大轰动

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1998年

赵东元回到复旦大学

当时的实验条件非常简陋

在与学生不断交流的过程中

碰撞出许多新想法

赵东元介绍

2000年前做的介孔材料

大部分是无机的

如何才能创造性地研发出有机介孔材料？

这是从来没有人做过的事情

为了实现这一想法

他和学生做了上万次实验

但都以失败告终

事情的转机

源自团队中一位历史系出身的本科生

他的想法起到了关键作用

经过不断摸索

终于迎来了实验成功

开辟了有机介孔材料的全新领域

赵东元用一个例子生动比喻

为何研发有机介孔材料如此艰难

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生活中处处是科学

随时随地都可以异想天开

赵东元出生在沈阳

一个普通的工人家庭

从小就有很强的好奇心

小时候好奇老式摆钟的工作原理

趁家里没人偷偷把钟给拆了

可最后也没看明白

摆钟却不能复原了

但父母并没有因为这件事责怪他

反而鼓励他去求知

这在他的心里

埋下了一颗勇于探索的种子

现在大家都称赵东元为“造孔之人”

因为他看到什么

总是想着能不能把它打成孔

有一次赵东元陪儿子去游乐园

突然看到乐高

便从乐高的拼装中获得灵感

带领团队

创造了模块基元组装的全新方法

利用这样的方法

可以创造很多新奇的结构

赵东元感慨

来源： 央视一套