文/金鳳

和往年一樣，2021年暑假，南京工業(yè)大學教授、材料學院院長陸春華沒有休息，而是選擇留在實驗室。前不久，他購置了四塊太陽能電池板，將團隊研發(fā)的輻射降溫膜貼在上面，查看這種新材料能否給電池板降溫、發(fā)電量是否會增加，為下一步的中試做準備。讓他興奮的是，“貼膜后，太陽能電池板每天的發(fā)電量比以前提高了3%到5%”。前不久，陸春華榮獲第二屆“江蘇建材行業(yè)十大科技人物”稱號。自1998年到2021年，他穿梭于光譜世界，研制防激光玻璃材料、利用光轉換促進植物生長、用光催化降解污染物或制氫，將光譜材料的性能發(fā)揮到極致。

燒制出能吸收激光的玻璃

說起陸春華的科研故事，就不得不提一塊他心心念念了多年的特殊玻璃。這塊玻璃對于陸春華來說意義非凡，那是他讀研時成功燒制的第一塊玻璃。它和其他玻璃一樣晶瑩剔透，不同的是，它被摻入了特殊的離子材料，經(jīng)過1450攝氏度的高溫燒制，最終冷卻后可以吸收激光。也是從這塊玻璃開始，陸春華和光譜材料結下了不解之緣。

陸春華與玻璃的緣分要追溯到1998年上半年的一天。那時，在讀研究生二年級的他，突然接到導師許仲梓的任務：研制一種國內前所未有的防激光玻璃材料。這是國內急需的一種材料，陸春華毫不猶豫地接下這個任務。

可是該從何處入手呢？“當時，對于這種玻璃材料，我一點概念都沒有，它的原理是什么、該如何設計，沒有任何經(jīng)驗?！标懘喝A說。

“一無所有”的陸春華，選擇從研究文獻做起。他翻遍了當時學校乃至整個南京的圖書館，卻一無所獲。于是，他又前往北京國家圖書館，開始了“日出而作、日落而息”的翻閱文獻生活。

當時，陸春華住在大學同學單位的會議室，每天坐著水泥攪拌車，雷打不動地第一個踏進圖書館，最后關門時才出來。十五天過去了，陸春華翻遍了圖書館里激光防護材料方面的文獻，不過可供借鑒的文獻幾乎沒有。

即便如此，陸春華仍未放棄，他回到學校后，決定從最基礎的顏色玻璃開始學習。“需要吸收的激光波長是確定的，我就開始以此著手，不斷地嘗試哪種離子可以吸收該波段的激光?！标懘喝A說。

此后一年半時間，吃、住都在實驗室的陸春華，大約試了幾乎所有能吸收光的金屬離子材料，包括二十余種具有多種價態(tài)的過渡金屬與稀土離子。

直到1999年年底的一天，實驗室的顯示屏上保持了一年多的直線“急轉直下”，材料顯示出良好的激光特征吸收屬性，陸春華終于燒出一塊可吸收激光的玻璃。突破性的進展讓陸春華喜出望外，他一鼓作氣，通過調整材料的配方和制備工藝，滿足了項目要求萬分之一透過率的嚴苛要求。

發(fā)明可輻射制冷的納米功能膜

“你想做什么課題？”讀研究生時，導師許仲梓曾拋給陸春華這個問題，他毫不猶豫地回答：“想做有挑戰(zhàn)性的課題?！睂嶋H上，在陸春華的科研生涯中，“挑戰(zhàn)性”從未缺席。成為碩士生、博士生導師后，陸春華有意識地培養(yǎng)學生迎接挑戰(zhàn)的能力。

陸春華所在的課題組最初的研究對象是玻璃質材料。2012年，他突然有個特別的想法：是否可以將玻璃體系設計思路拓展到陶瓷基體上去？

“玻璃燒到1400攝氏度已經(jīng)是液體了，但是陶瓷在1700攝氏度還是固體，其顯示出更強的耐高溫、抗激光性能?！被谶@一現(xiàn)象，他發(fā)明了一種新型防激光透明陶瓷，隨即申請了國家發(fā)明專利，學院傳統(tǒng)的研究領域也得以進一步拓展。

在課題組研究人員倪亞茹眼中，陸春華永遠有冒不完的想法和使不完的勁。激光吸收材料研制成功后，好奇心又驅動著陸春華去做更多的拓展：材料吸收光后積累了大量的熱，影響性能怎么辦？材料吸收的光能否被直接轉換成光而不是熱？

“想到之后，更重要的是做到?！标懘喝A說。

2009年，在做光的選擇性吸收研究時，陸春華開始嘗試做光譜的選擇性反射與吸收輻射一體化功能材料。

“夏季很多建筑物環(huán)境溫度高，需要空調制冷，消耗了大量能源，我們就想研發(fā)一種降溫材料，讓它既能反射太陽光，又能通過大氣窗口輻射紅外線，但最大的難點在于一種材料表面，難以同時具備這兩種優(yōu)質的光譜特性?！标懘喝A說。

帶著一屆又一屆的碩士生和博士生，通過近十年的艱苦研究，他成功將材料的內部熱能通過紅外選擇性熱輻射方式向外傳輸，發(fā)明了太陽光下可以“輻射制冷”的納米功能膜。由于利用了材料特殊分子組成和結構實現(xiàn)了熱能的輻射轉移，其能耗為零。該成果申請了國家發(fā)明專利五項，在新型建筑用內置百葉門窗系統(tǒng)應用技術開發(fā)方面取得了階段性重要突破。

近些年，陸春華研究團隊研發(fā)的輻射降溫功能膜已走出實驗室，走進了人們的日常生活。百葉窗、食品包裝袋、化學儲物罐都被施了“膜法”。

具有“治愈力”的導師

陸春華課題組的研究生陳明學，前不久在寫關于輻射降溫材料的畢業(yè)論文。在讀研究生一年級時，陳明學就開始跟著陸春華研制輻射降溫材料，降溫材料效果雖然已經(jīng)很明顯，但是卻“卡”在了最后一個環(huán)節(jié)上：如何將幾個微米厚的降溫涂層牢牢地結合到作為基底的PET鍍鋁膜上。

由于這張膜非常柔軟，極難貼合，陳明學多次想放棄，但關鍵時刻陸春華鼓勵他“不要放棄，一定可以成功”。最終，陳明學在經(jīng)歷“絕望五十天”后，迎來了勝利的曙光。

公派留學的博士生代寶瑩也有過類似的經(jīng)歷。2015年，陸春華帶著她研究如何通過太陽光光催化材料的氧化還原反應，降解有機物污染物，從而保護環(huán)境。

起初，代寶瑩對該課題毫無頭緒，此項研究一度令她極其痛苦?！白咄稛o路”時，她會找陸春華聊一聊。

陸春華曾啟發(fā)她：“太陽光中含有紫外光、可見光和近紅外等不同波長的光子，它們能量大小不同，但人們現(xiàn)在利用較多的是紫外光、近紫外光，很多可見和近紅外光無法利用。我們能否吸收利用所有的太陽光，并利用風能、水流動形成的機械能，提升材料的光催化性能，進而更好地降解有機污染物呢？”

“陸老師總是有很多奇思妙想，開導我、激勵我，很有治愈力。”代寶瑩說。

在陸春華的啟發(fā)下，代寶瑩從藤蔓植物中找到了靈感，她將壓電復合材料設計為螺旋結構，使其在風、水流等自然流體介質作用下發(fā)生變形產(chǎn)生壓電勢，從而提供能量驅動自修復內建電場，實現(xiàn)了光催化效率的持續(xù)提升，相關研究成果發(fā)表在《先進材料》《先進功能材料》等學術期刊上。

不久前，陸春華自制了一塊紅色透明玻璃，在他看來，每一塊玻璃都有著同樣的使命：不斷鞭策激勵自己。他滿懷憧憬地說：“永遠有更好的材料等著科研人員去開發(fā)。”

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