2021年11月3日在北京召开的2020年度国家科学技术奖励大会上，上海交通大学张荻教授及其团队的“秉承自然生物精细构型的遗态材料”项目荣获了2020年度国家自然科学奖二等奖。

材料的优异性能取决于其组分、组织和构型。如何通过精准设计、调控材料的构型来大幅提升同质材料的综合性能，是材料科学发展的趋势与难点。物竞天择，自然界生物经亿万年进化出的分级精细构型衍生出令人惊叹的优异特性，呈现出“组分简单、同质异构、构型精细、性能优异”的特征和规律。虽然人类师法自然，通过人工模仿生物构型的仿生方法，提升了材料的性能，并取得了重要成果和进展，但现有的材料制备原理和技术依然难以在材料中精准地再现自然界生物的精细构型，因而阻碍了生物精细构型与人工材质耦合效应和机制的研究，针对该关键难点，张荻教授及团队在国际上创新性地提出以材料性能为导向，甄选和巧借自然界生物精细构型，通过构型与材质的复合，创制出既秉承自然界生物精细构型特征，又有人工材质特性的新型材料—“遗态材料”的学术新思想，为新型构型化复合材料设计、制备及应用提供了研究新范式。

张荻教授及其团队历经近二十年，甄选昆虫（如蝶翅的三维分级光响应构型）、植物（如水生与陆生植物的光与物质传输构型）、微生物（复杂多形态构型）三大类、50余种自然界生物精细构型为典型研究对象，系统开展了遗态材料的设计与制备科学研究，发现了生物精细构型与人工材质耦合的新现象，并揭示了其构效机制，展示和验证了该学术思想和方法的有效性与普适性。

张荻教授及其团队出版了该领域第一部国际英文专著《Morphology Genetic Materials Templated from Nature Species》，Springer 出版社评述：“这是第一部以专著的形式研究这类极具前景的材料—遗态材料”；应邀在《Prog. Mater. Sci.》上撰写了该领域第一篇长篇评述论文。8篇代表论文在Adv. Mater.、ACS Nano等期刊发表，总他引千余次。该项目的学术思想和研究范式目前已被美国、德国、日本等数十个国家的上百个研究团队验证、采纳。国际上著名科学家给予高度评价。法国两院院士C. Sanchez教授等评价“该策略非常接近师法自然的终极梦想”。中国科学院外籍院士Wang Zhonglin教授认为该工作成果是“……近期最激动人心的进展之一……” ，还评价到“该工作探索一种真正的多学科交叉方法，将物理、化学、材料学及生物学各学科的优势整合起来”。中/美/日三院院士、碳纳米管发现者S. Iijima教授认为该发现是“更加激动人心的”。 英国牛津大学教授、伦敦自然史博物馆动物学部负责人Andrew Parker评论道：“我认为这非常具有原创性，他们正致力于将具有复杂三维结构的蝶翅构造用于应用研究”。

《Morphology Genetic Materials Templated from Nature Species》英文学术专著

研究成果并获Nature、Nature Nanotechnology、NewScientist、Discovery Channel等典型评述百余次，其中Nature(2011, 476, 9)评述：“…由于蝴蝶和蛾类有175000种可供甄选，该方法可以帮助材料科学家们在亚微米水平上建立起一个完整的三维结构宝库…”。该成果既具有普适性，又贴近大自然，被美国俄亥俄州立大学B.Bharat教授主编的《纳米技术大百科全书》大幅收录；得到日本PHP研究所2011出版的面向全日本小学生作为课外科普读物《すごい自然図鑑》收录；国际著名探索频道（Discovery Channel）专程采访并向全球播放介绍如何向自然学习，创制蝶翅构型的光功能材料与器件。

国际著名探索频道（Discovery Channel）摄制专题片

研究工作引领了新型构型化复合材料的设计与制备研究领域，推动了学科交叉及相关领域的发展。基础科研成果支撑应用研究，秉承蝶翅构型的金属及其氧化物遗态材料在光热海水淡化、卫星热控、装备隐身及超级电容器等领域得到应用验证，显示出巨大应用前景。

上海交通大学材料学院