2023年3月19日下午13:00，钱伟长讲坛第66讲《水伏学：力学的新疆界》暨2022-2023学年春季学期首日教育在上海大学宝山校区J楼202方润华讲堂举行。本次讲座有幸邀请到中国科学院院士、南京航空航天大学郭万林教授担任主讲，本次讲座由钱伟长学院、力学与工程科学学院共同主办。力学与工程科学学院党委副书记、院长张田忠，钱伟长学院党委书记吴蔚，党委副书记、院长周全，党委副书记、副院长沈青松，副院长许新建，副院长任伟以及钱伟长学院、力学与工程科学学院、材料基因组工程研究院的师生共同聆听了此次讲座。讲座由钱伟长学院副院长任伟主持。
讲座伊始，郭院士首先回顾了自然科学的研究发展史，他指出，牛顿1687年所著的《自然哲学的数学原理》为以微积分等数学体系描述自然规律的现代科学奠定了基础，给出了质点运动的基本力学定理，在此基础上发展出至今广泛使用的连续介质力学体系，支撑了机械化、电气化技术革命。经过几个世纪的发展，科学家对光子、电子等亚原子尺度粒子的力学行为的认识揭示了这类微观粒子不同于牛顿质点运动规律的波粒二象性。20世纪以来牛顿力学被拓展到量子力学，引起了半导体信息技术革命以及当前正在发生的量子计算、量子通讯等第二次量子技术革命。本世纪以来，信息技术向智能技术的发展趋势越来越明显，生命科学与生物技术、绿色能源、气候等可持续发展问题越来越重要，力学不断面临多相介质、多尺度强非线性耦合，尤其是固液界面力-电-磁-光-热耦合的挑战。
随后，郭院士介绍了自己目前从事的水伏学研究。他指出，水分子的极性及形成氢键的特殊能力，使得其与碳纳米材料等功能材料直接相互作用时会产生电势，这称之为水伏效应（hydrovoltaic effect）。例如，水等液体通过多孔材料流动时产生流动电势（streaming potential）、液滴在石墨烯等表面运动产生“曳势”（drawing potential）、沿石墨烯等表面波动产生波动势（waving potential）、从碳黑等碳纳米结构表面蒸发生电、产生蒸发势（evaporating potential）等水伏效应。这些水伏效应开拓了固-液-气多相界面的力-电-热等多场耦合研究新领域，为发展水伏能源技术创造了条件，也催生了水伏学（hydrovoltaics）。在介绍了水伏学的基本概念之后，郭院士从水伏能源、水伏生态、水伏智能三个方面，评述了水伏学的研究进展和发展趋势。在水伏能源方面，郭院士通过一系列数据说明了利用水伏效应来发电可以供应整个地球人类所需的能源的潜力。在水伏智能方面，郭院士谈到了脑电与水伏效应存在联系的可能性，并对水伏学的未来以及力学的前沿问题进行了展望。此外，郭院士还介绍了自己培养的研究生和本科生的科研经历，尤其是一些本科生在他的鼓励指导下参与研究，拓展了2021年诺贝尔物理学奖得主所建的气候模型，考虑水汽随气温的耦合动态分布对气候变暖的影响。由此鼓励现场的同学们在本科阶段多主动参与科学研究，思考重要的科学问题。
在主题互动交流环节，学生代表夏智霖、夏琰等多位同学踊跃提问，郭院士逐一耐心进行了交流和回应。他鼓励同学们要勇于打破学科界限，从研究问题出发，积极开展科研工作，“一辈子一定要努力做好一两件有意义的大事”。讲座结束后，周全院长和学生代表分别向郭万林院士敬献了钱伟长讲坛水晶杯和鲜花，以此表达全体师生对郭院士的诚挚感谢和由衷敬意。
本次讲座内容深入浅出、生动有趣，郭万林院士的科研学术经历、广阔学术视野和丰富研究经验极大地激发同学们对原创性、前沿性基础科学发展的好奇心，通过近距离领略大师风采、接触研究前沿，引导同学们尽快进入科研领域，帮助学生树立科学志向、培养科学思维，争做未来国家所需的青年科技创新人才。（撰稿：杨梦圆）