张德远教授和他的团队
方向创立
21世纪是一个科技迅速发展的时代，生命科学、微/纳米科学、新材料科学是目前国际高科技的前沿领域，受到了发达国家的高度重视。而生物加工则是生命科学、微/纳米科学、新材料科学交叉产生的新兴领域，它的发展潜力和前景格外引人注目。
2008年1月的最后一天，记者带着极大的兴趣和无数个问号，采访了加工领域顶层新分支——生物加工的开创者和奠基人，北京航空航天大学的张德远教授。
生物加工领域正式创立于1996年。其实，早在1993年，张德远从北京航空航天大学博士毕业留校后，就开始思考：在整个机械加工领域的最顶层上还有什么值得去探索和挖掘的？经过反复缜密思虑、归纳，他发现：目前，所有的加工方法都是物理和化学形式，唯独没有生物形式，也就是说还没有应用生物作为加工手段来进行加工的方式。
于是，张德远就开始琢磨生物有没有对材料进行加工的能力。经过大量查阅后，他发现生物腐蚀中有一种对铁、铜都有腐蚀能力的微生物，叫氧化亚铁硫杆菌。这时，张德远觉得眼前一亮，决心踏破铁鞋去寻找。最后，他找到了中国科学院微生物所，在李雅芹副研究员的热心支持下，终于找到了这种菌种。同时，张德远提出了“生物加工”这个概念，并开始了第一种生物加工方法——生物去除成形的研究。
同时，张德远给国家自然科学基金委员会写了一个关于生物加工项目的申请书，申请书报上去之后，同行给予了很好的评价，这也引起了基金委的雷源忠主任的特别关注，于是他就问张德远：“你这个是真的吗？能不能做出点初步的试验给我看看？”“没问题！”会后，张德远马上找来李雅芹老师商量：“咱们得赶紧用生物方法做一个微型零件出来才行啊。”
虽然没有任何可供参考的文献和经验，但他们还是说干就干。从培养细菌到做掩模，到最后把微齿轮做出来，只用了一个月时间，同时还对相关机理问题进行了初步的探讨。紧接着，他们马不停蹄地请国家自然科学基金委机械学科的雷源忠主任来参观，让专家进行认定，最终他们信服了。这样，张德远当时申请的8万元青年科学基金不仅圆满通过，还被特别追加了3万元。
从此之后，张德远一发而不可收。在多项国家自然科学基金和国家863计划等项目资助下，接二连三地提出生物加工的其它成形方法，目前已初步形成了包括生物去除成形、生物约束成形、生物连接成形、生物复制成形、生物自组织成形、生物生长成形在内的生物加工基本技术体系。研究成果发表在《中国科学》、《J. Applied Physics》等国内外权威刊物，得到国内权威学者的高度评价，引起了国际知名学者的浓厚兴趣，不仅使生物加工研究方向得到了确立，同时也奠定了它在国际科技领域的地位。
张德远教授
应用探索
背景资料：在2000年悉尼奥运会上，人们突然发现游泳比赛的泳池内许多男选手们不再赤膊上阵。在这届奥运会上，澳大利亚本土选手伊恩·索普就是身穿黑色连体紧身泳装，宛如碧波中前进的鲨鱼，劈波斩浪，一举夺得3枚金牌。而他身穿的“鲨鱼皮泳衣”也引起了人们的广泛关注。
事实上，索普所穿的鲨鱼皮泳衣只是人们根据其外形特征起的绰号，它并不是由真正的鲨鱼皮制作的。从严格意义来说，它只能算是对鲨鱼皮外形和结构的简单模仿，与真鲨鱼皮的结构和功能还相去甚远。
而张德远和他的博士生韩鑫成功地对鲨鱼皮外端形貌进行了复制，所制得的仿真鲨鱼皮与生物原型的相似度达到95%以上。
记者：您是从什么时候开始关注鲨鱼皮研究的？
张德远：“十一五”初期，北航有一个方向，就是研究机器鱼。他们在发明机器鱼时，发现它游得特别慢，耗能也特别大，所以就提出怎么减阻的问题。而我是搞生物加工的，于是就想：能不能造一个“鲨鱼皮”放上去？因此就以这个为需求提出了研究鲨鱼皮的概念。当时这个概念一提出，就得到了国防基础科研重大项目的支持。
鲨鱼皮的研究，经过了两届学生的潜心摸索。开始是一个硕士生，原理是出来了，但形状不太漂亮。后来韩鑫博士取得了非常圆满的结果，复制精度（逼真度）达到了95%，减阻效果达到了8%——这个效果非常好，形体也非常逼真。这个结果放在国际上看，也是最逼真的。像德国，他们做的是放大、抽象，是“仿”，而我们是复制，直接利用生物来进行加工。因此在这个方面，只有中国是用生物手段来做的。
记者：为什么会把鲨鱼皮作为重点研究对象？
张德远：因为鲨鱼皮已经得到了国际上的关注，也被老百姓所熟知所认可。奥运会上用到了鲨鱼皮泳衣，但是这个作用只是局限在体育行业中，它可以快零点几秒，所得到的效果只是零点几秒的收益。可是，对国民经济的作用还没有发挥出来。
国际上试图把鲨鱼皮用到减阻上，比如船舶、管道，但是他们做的方式和工艺都不太科学。我们是用绝对逼真的手段去做的，而且材料上尽量做到高强度材料。如果用到输油管道上，还要把海豚的缓释和鲨鱼皮沟槽同时结合起来。国外曾经有人测试过死鱼不如活鱼，发现可能是由于活鱼表面能渗透的粘液的原因。所以，我们要做就是要把这个粘液也释放出来，要有粘液释放的通道。这也是韩鑫博士毕业前要完成的，目前已经取得了初步成果。学校放假前粘液已经研究出来了，开学后就要测试这个减阻效果，肯定会有大幅度提高。这在鲨鱼皮研究领域也属国际领先水平。
记者：那么鲨鱼皮复制的研究用到了哪些技术？
张德远：通过发明的生物复制成形技术，把鲨鱼皮的形貌复制下来。第一个学生没有成功，除了经验不足等原因之外，当时也是在工艺探索之中，有些材料流动性差，再有成形、加压方法、压印技术工艺上都需要探索。后来通过韩鑫博士的深入钻研，终于建立了较完善的生物复制成形工艺方法，得到了非常完美的鲨鱼皮外形复制精度，并申报了国家发明专利，在减阻节能领域表现出广阔的应用前景。
未来展望
生物制造这个领域包括三个方面：生物加工、仿生和组织工程制造（即制造人体器官）。生物加工是直接利用生物来进行加工工程形体，和仿生不同，与仿照生物来进行加工更是两个概念。因此，从生物制造的三个主要构成部分来看，只有生物加工是从无到有、完全原创的，也是最具有挑战性的。
生物加工不是一个小发明，它是代表一个领域的开端，它是加工领域顶层的创新。短短几年就提出了生物加工的6种成形方法，所以它的发展潜力是非常宽阔的。
记者：鲨鱼皮研制成功后，可以在哪些领域得到应用？它将带来怎样的社会及经济效益？
张德远：应用肯定是逐步的。第一是节能，也就是在民用上。比较好实施的是用在输油管道上，输油管道阻力是最大的，一年耗能、运营费达到几十个亿。如果用鲨鱼皮减阻，能减少8%，可节省资金几个亿。现在又提出用海豚皮减阻，仿海豚缓释作用，可以减阻30%。还有西气东输等国家重大管道工程上都可以用到减阻，所以有必要把节能作为第一项去实施。
其次就是运输工具，航空、航天、航海（船舶）、医疗都可以用到它。例如，把飞机表面做成这样的沟槽结构（鲨鱼皮形状）。在美国NASA是仿鲨鱼皮，而我们是把这个直接复制到飞机上，减阻效果就比他们要好。船舶上也是，国外也有潜艇表面搞成鲨鱼皮结构的，但他们做的不逼真。再如医疗上的穿刺针头、血管中机器人，用上这种技术可以减少痛感。还有微小机械系统，微型飞机、微型人造动物、微小机械都有这种需求。大家可以想象，只要运动界面上的东西都需要减阻，仅就鲨鱼皮这一项，就有着十分巨大的发展潜力。
还有一项生物加工成形方法，我们正在推向工程应用，那就是生物约束成形。在这一方向上所培养的蔡军博士，获得了2007年度全国百篇优秀博士学位论文。生物约束成形做出的功能颗粒可以吸收电磁波。现在电磁辐射污染，是国际上公认的继空气、水、噪声污染之后的人类第四大污染。像手机、高压线、发射塔这些电磁辐射都是看不见、而对人身非常有害的污染，因此要对这些电磁波进行防护、吸波。我们采取生物方法吸波效果非常好，这也得到了863重点项目的关注和资助。其核心技术就是利用生物约束成形制造吸波贴片，然后把这种贴片贴到仪器盒顶上、墙壁上、手机内壁上，就可以起到吸收电磁辐射的作用。所以这种生物成形方法也有着很广泛的应用领域。
随着时间推移，生物加工这个领域还会逐渐扩大，原始创新也会一年一个样。因为这个领域本身就是新的，所以创新的机会很多，再加上国家各方面的大力支持，一定会使它发展得更加平稳、顺利。
记者：对于生物加工的发展前景，您有怎样的看法和思考？
张德远：从整个生物加工领域的前景，以及研究方向的思考来看，说实话，是我自己难以想象的。但我相信这个方向肯定是往越来越好的方向发展，越来越丰富的方向发展。随着生命科学的进步，生物加工的理论和技术形式将不断完善和丰富；随着从基础到技术再到应用的不断发展，将来的理论体系、技术体系会更加完善，甚至还会导致各种产业的变革、不同层面的创新。
我觉得应用是科技的最高境界，所以我们要把生物加工应用起来，逐渐扩展到各大领域中去，让它用到老百姓手中去，最终的目标是为国民经济、为日常生活做出贡献。将来，生物加工发挥的作用会越来越大，它在国民经济中的地位也会得到逐步提高。
后面的路还很长，但发展前景是很乐观的。所以，我现在就要带起一支队伍，让年轻人都慢慢跟上，逐渐壮大队伍。只有把创新人才培养起来了，才能使我们在这个领域永葆领先地位。