【編者按】
國慶連著中秋，在這個超長假期，總有人選擇不休假。之于他們，放假不等于休假，他們的假日，經(jīng)常是忙碌而非休息。
因為他們，是行走在科研前沿的人。選擇“攀登”，爭分奪秒就是常態(tài)；潛心“深耕”，只要實驗還在進(jìn)行，實驗室“不打烊”、人更不能離崗……
文匯報今起推出“深耕一線譜新篇”系列報道，記錄滬上高校這些奮戰(zhàn)在科研一線的青年科學(xué)家的身影和他們非同尋常的假日生活。
對上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院教授錢小石來說，這個超長假期和往常的周末并沒什么區(qū)別，他和團(tuán)隊成員們?nèi)匀获v守在學(xué)校的實驗室。
利用電卡效應(yīng)制冷，錢小石團(tuán)隊在基礎(chǔ)原理、材料制備方面都已實現(xiàn)突破，該團(tuán)隊也因此在2024年全國顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽中斬獲卓越獎。令人期待的是，他的成果將使人們?nèi)粘５闹评淠Ｊ桨l(fā)生顛覆性變化。
錢小石可說是一位“非典型”科學(xué)家，2018年他入職上海交大時，只有產(chǎn)業(yè)界的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷，并沒有亮眼的論文成果。入職學(xué)校前三年，他沒發(fā)表過任何一篇研究論文，直到第四年，他的研究獲得突破性進(jìn)展，成果直接登上國際頂刊《自然》。隨后，他陸續(xù)在《自然》《科學(xué)》等頂刊上發(fā)表了5篇論文。
“對我來說，重要的從來都不是論文發(fā)表，而是我的成果能夠真正影響到產(chǎn)業(yè)，我培養(yǎng)的學(xué)生也能真正跨界，既能做跨學(xué)科研究，也能開公司創(chuàng)業(yè)。”錢小石說。
追著“真問題”走：放棄申請教職加入創(chuàng)業(yè)公司
在錢小石的辦公桌上，有一張暗色的、薄薄的“塑料紙片”，這就是可以利用電卡效應(yīng)來實現(xiàn)制冷的一種薄膜設(shè)備。這種制冷設(shè)備，小到可集成在芯片上，大到可裝備在墻壁、窗戶玻璃夾層中實現(xiàn)制冷。在相同制冷功率的情況下，其重量是傳統(tǒng)空調(diào)的八十分之一，且無需壓縮機(jī)。
這一神奇功效，正是源于科學(xué)家利用凝聚態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域的電卡效應(yīng)制備的材料，簡單來說就是利用固體材料通電后壓縮相變吸收熱量實現(xiàn)制冷效果。值得一提的是，高分子中的電卡效應(yīng)，是2008年由華人科學(xué)家章啟明發(fā)現(xiàn)的。
制冷技術(shù)堪稱人類歷史上的重大發(fā)明之一，但傳統(tǒng)制冷是利用氟利昂氣液相變帶來吸熱放熱效應(yīng)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球目前約10%的電力用于制冷，間接產(chǎn)生近一千兆噸二氧化碳。2019年，建筑供暖的二氧化碳排放量達(dá)到4.3千兆噸。歐洲已明確，2035年將禁止PFAS（注：氟材料，氟利昂是其中一種）的生產(chǎn)使用。另一方面，氟利昂制冷用到的壓縮機(jī)需要高壓容器，很難小型化。
“電卡效應(yīng)剛被發(fā)現(xiàn)時，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都很興奮，但要推動這一科研發(fā)現(xiàn)真正在產(chǎn)業(yè)界落地，有很多問題需要解決。”錢小石于2010年成為章啟明的博士，其后他一直跟隨導(dǎo)師，嘗試解決電卡效應(yīng)在現(xiàn)實使用中遇到的問題。也正是這段經(jīng)歷，讓錢小石對科研有了不一樣的認(rèn)識：“每當(dāng)我們的研究取得階段性進(jìn)展，我的導(dǎo)師極少跟我們討論論文要投哪里。”但每當(dāng)新發(fā)現(xiàn)誕生后，大家都會琢磨，如何開展下一步的攻關(guān)、推進(jìn)后端的應(yīng)用。
受導(dǎo)師影響，錢小石在博士畢業(yè)后并沒有申請大學(xué)教職，而是在導(dǎo)師的支持下、圍繞自己的博士課題加入了一家創(chuàng)業(yè)公司。“大約2016年，我們圍繞電卡材料和制冷系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化，做了不少前沿的工作。我們沒有發(fā)表過一篇論文，但在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，我們的研究比歐美學(xué)術(shù)界領(lǐng)先了五六年，學(xué)術(shù)界直到2023年才達(dá)到我們當(dāng)時的水平。”
“沉默”三年后爆發(fā)：連續(xù)發(fā)表數(shù)篇頂刊論文
從產(chǎn)業(yè)界回到學(xué)術(shù)圈時，錢小石的學(xué)術(shù)簡歷并不亮眼，也達(dá)不到很多高校的招聘要求。他坦言，“雖然我本人不在意是否發(fā)論文，但不得不說，若能帶著一些‘光環(huán)’回國，相比我當(dāng)時回國的狀態(tài)，還是有很大的差別。幸運(yùn)的是，上海交大給了我足夠的發(fā)展空間。”
2018年，錢小石入職上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院長聘教軌副教授，學(xué)校為他匹配了科研啟動經(jīng)費(fèi)，“一共400萬元，和美國的一些名校差不多，且我心理上也做好了非升即走的準(zhǔn)備”。
錢小石（右一）和學(xué)生在一起，學(xué)生展示的是電卡陶瓷，這是登上《自然》雜志的成果。
此后，他全身心地投入到完善電卡效應(yīng)落地的研究中。“沉默”三年，到2021年他的研究有了突破，將電卡制冷循環(huán)壽命從百余次提升至超過百萬次，很快，論文發(fā)表在《自然》上。這也是他回國后主導(dǎo)發(fā)表的第一篇研究論文。
“說實話，發(fā)表論文很重要，但它不該是追求的第一目標(biāo)。我認(rèn)真思考過這個問題，我的精力有限，在針對領(lǐng)域內(nèi)一兩個重大難點(diǎn)開展工作之外，可能沒有時間去寫很多論文。不過，即便達(dá)不到學(xué)校的要求、面臨非升即走的話，我也可以再離職創(chuàng)業(yè)。”錢小石坦言，之所以自己的心態(tài)不錯，正是因為產(chǎn)業(yè)界的經(jīng)歷使他知道，人生并非只有一種選擇。不過，在推動電卡效應(yīng)進(jìn)入實際應(yīng)用中時，他堅定地認(rèn)為，有大量基礎(chǔ)研究是繞不開的，比如圍繞良率、材料壽命等工程要素開展的基礎(chǔ)研究工作。這些規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，往往需要積累3-5年。
也正是在解決這些實際問題的過程中，錢小石團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一些有趣的物理、化學(xué)效應(yīng)，隨后連續(xù)在《自然》《科學(xué)》雜志上發(fā)表了幾篇論文。“當(dāng)我們專注于解決工程問題，試圖找到背后的科學(xué)規(guī)律時，哪怕只是管中窺豹，這時候總結(jié)規(guī)律而寫成的論文，也就是水到渠成的結(jié)果了。”
培養(yǎng)能“跨界”的學(xué)生：干得了科研，開得了公司
雖然錢小石的成果科研應(yīng)用在各個不同領(lǐng)域，離產(chǎn)業(yè)化僅一步之遙，但他表示，目前并沒有親自去推動成果轉(zhuǎn)化的打算，因為“我是大學(xué)教師，相對于科研，我最重要的工作是培養(yǎng)人，我要花大量的時間投入教學(xué)、指導(dǎo)學(xué)生。”錢小石更希望的是，他能培養(yǎng)出真正有能力跨界的學(xué)生。
錢小石（左一）和學(xué)生一起展示高分子電卡薄膜，這也是登上《自然》的成果之一。
不論是產(chǎn)業(yè)界還是學(xué)術(shù)界，真正的創(chuàng)新很大程度上需要“跨界”，錢小石在研究電卡效應(yīng)時，不僅要解決物理問題，還要解決化學(xué)問題、材料問題、工程問題，還要和潛在投資人交流。“現(xiàn)實中，沒有哪個問題是只對應(yīng)著某個學(xué)科，且新型技術(shù)的研發(fā)沒有前人的成果可借鑒，不得不逼自己跨界創(chuàng)新。希望我培養(yǎng)的學(xué)生和我一樣，打破學(xué)科邊界的束縛，在各個行業(yè)里都能夠摸爬滾打，這樣他們做什么事都不會怵，干得了科研，開得了公司”。
在錢小石看來，培養(yǎng)跨界創(chuàng)新能力之所以重要，是因為，這也是國家未來發(fā)展之亟需。“現(xiàn)在我們要解決的‘卡脖子’問題，它們當(dāng)然很難，但因為知道有人做出來過，所以還是‘心里有底’的。當(dāng)有一天，沒有人可以對我們‘卡脖子’的時候，我們是不是知道自己該往哪里走？這將對人的眼界、勇氣、堅韌、耐心都帶來很大考驗，這也許是我們的下一代人會面對的局面。”也正因此，錢小石常對學(xué)生們說，“科研工作者是和老天爺較勁的人。老天爺把很多科學(xué)規(guī)律都藏了起來，而我們就是要找到這些科學(xué)規(guī)律、找到未來發(fā)展方向的人。”
原文鏈接：深耕一線譜新篇｜“非典型”科學(xué)家錢小石：科研工作者是和老天爺較勁的人
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