研发航天器“防护衣”、汽车天幕“遮阳伞”,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员曹逊—— 给光和热装上“智能开关”

曹逊(左)在实验室为学生讲解实验流程

2025年教师节,学生们为曹逊送上鲜花

□文/图本报记者张明凯王煜琪本报通讯员邓美平时绍隆

人物简介曹逊,1983年生于夏津,中国科学院研究员、博士生导师,中国科学院上海硅酸盐研究所光热调控智能材料课题组组长,古陶瓷与工业陶瓷工程研究中心主任。2022年获得中国新锐科技人物,2023年入选英国皇家化学会会士,2025年科研成果入选中国超材料十大进展。作为负责人主持国家重点研发计划(课题)、国家自然科学基金等国家和省部级项目20余项。

“我经常跟学生讲,要做‘顶天立地’的科研人。向上,服务国家最需要的战略前沿;向下,惠及百姓衣食住行,让科研成果真正用起来。”不久前,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员曹逊成为德州市标志性产业链特聘专家。面对记者采访,他这样描述自己的科研信条。

这份朴素而坚定的信念,驱动着曹逊在光热调控材料领域不断探索。从最初那个对灯泡为什么会亮充满好奇的少年,到手握多项突破性研究成果的学科带头人,他一步一个脚印,在材料领域留下自己的印记。

“好奇”开启科研探索之路

谈及如何走上科研道路,曹逊将一切归因于“好奇”二字。

1983年,曹逊出生于夏津县南城镇一个教师家庭。小学阶段,成绩平平,甚至没有获得过一张奖状。父母并没有苛责他,开放的家庭氛围,让他的好奇心自由生长。

这颗好奇的种子,最早是被一个灯泡点亮的。“当时我特别想知道,灯泡为什么会亮?”带着对“电”的兴趣,他拆解了家里的收音机,重组各种小玩意儿。进入初中后,曹逊成绩稳步提升。1997年,考入夏津一中后,他又开始迷恋化学。“各种分子组合在一起产生化学反应,‘突变’的感觉让我很有成就感。”曹逊说。后来,他又对新兴起的电脑产生兴趣,闲暇时,还喜欢打篮球、踢足球……

“我那时还小,定力不足,对很多东西都感兴趣。”曹逊坦言,自己并非“死读书”的学生,这份对世界永不停歇的好奇心,是日后走上科研之路最宝贵的原动力。

2000年,曹逊考入吉林大学,选择了无机非金属材料专业。2005年,他选择继续深造,并以优异成绩考入中国科学院上海硅酸盐研究所,开启硕博连读生涯。从吉林到上海,从本科到博士,曹逊的科研航船正式启航。

“不安分团队”深耕材料领域

在上海硅酸盐研究所,曹逊一头扎进功能薄膜材料的微观世界。“说白了,我们就是在原子尺度上,像垒积木一样一层一层地构建材料的基本结构,以实现对光和热的精准调控。”曹逊解释。

曹逊博士毕业后,一直在上海硅酸盐研究所光热调控智能材料课题组工作。2015年,他赴美国加州大学伯克利分校进行为期一年的交流访问,同学们强大的“DIY”精神令他印象最深。

“他们会买一些小零件,根据实验需求组装、改造设备,在这个过程中把设备机理搞得一清二楚,而不是直接照着说明书操作使用。”曹逊意识到,这种创造性思维或许正是科研创新的源头活水。

2020年,他担任光热调控智能材料课题组组长,从一名团队成员变成团队“领航员”,角色变了,但他的核心理念一以贯之——将创造力融入科研的点点滴滴。

“希望团队里充满自由、平等、创新的氛围。学术不分先后高下,我们只关注问题本身。”曹逊鼓励学生大胆质疑,甚至可以挑战师兄师姐或教授的学术观点。

选拔学生时,他选的大多是“不安分”的学生,看重有没有对世界的好奇心,有没有自我驱动力。

鼓励创新、包容失败的实验室文化,激发了团队的创造活力。2022年,曹逊带领团队在国际上率先实现质子型全固态电致变色器件,将调光速度提升10倍以上。

近十年来,光热调控智能材料课题组先后承担国家重点研发、大型产业化等重大科研项目,在热致变色、电致变色、光致变色等光热调控智能材料领域取得一系列创新性成果。发表SCI论文150余篇,申请发明专利近110项,在温控智能材料领域论文及专利数保持领先,成为动态调控节能窗研发领域国际知名团队。

“顶天”科研服务国家战略

“硅酸盐研究所要勇于做业内最难攻克的课题。”曹逊始终记得曾经一位所长说过的这句话。正是这种使命感,让他和团队的目光,始终锁定在那些关乎国家命脉的“硬骨头”上。

目前,曹逊和团队成员正在尝试为航天器穿上“防护衣”。航天器在太空中温差可达到300℃以上,内部的精密电子设备要想正常工作,必须有一个恒温环境。“我们做的,就是给航天器穿上能自动调节温度的‘衣服’,热了散热,冷了保温。”谈及此,曹逊眼中闪烁着光芒。他表示,团队的相关研究已在一些地面模拟试验中取得突破性进展。

科学之路从无坦途,每次突破性进展的背后,是无数次的实验失败,但他对失败有着独特的理解。“那不叫失败,只是这个路径走不通,需要换一条其他路径。”曹逊坦言,自己更喜欢跳出问题本身,从更高的维度去思考。

“实验得到的结果和预想不一样,太正常了,我最感兴趣的就是这些‘反常’。颠覆认知的发现,往往就藏在‘反常’背后。”在曹逊看来,攻坚克难、提升特定性能往往是技术层面的工作,而真正的科学,是发现那些颠覆认知的新现象。

带着颠覆性思维,曹逊和团队将目光投向被“卡脖子”的光刻机。光刻机制造芯片需要用到掩膜版,这种核心耗材价格昂贵且需要经常更换。“我有一个大胆的想法,就是用一种动态调光材料,做出一块可以‘变形’的掩膜版,让这一片掩膜版能够顶替几十片甚至上百片常规掩膜版,降低芯片制造成本。”曹逊表示,目前他和团队已经着手实验,希望可以为国内的掩膜版领域带来创造性革新。

“立地”成果破行业天花板

2025年5月16日,在第四届全国超材料大会上,“中国超材料十大进展”正式发布。曹逊带领团队提交的“面向建筑节能的三波段电致变色智能窗”研究成果,入选中国超材料十大进展(基础研究类)。

曹逊的研究成果首创通过离子深度插层诱导多相变机制,首次实现全光谱分波段独立管理,该成果突破传统电致变色材料的光谱调控局限,为建筑节能与双碳目标提供了全新的解决方案。

“传统的智能窗户,主要调控太阳光这部分能量。我们把它拓展到更宽波段,实现对能量管理的‘效率倍增’。”这意味着,未来的节能窗户,能耗更少,节约的能源更多。相关研究成果发表于《自然·可持续发展》期刊,发表后被引用了200多次,充分显示了其前沿价值。

对他而言,科研的价值不仅在于发表高水平论文,更在于科研成果的“顶天立地”。不仅要做国家最 需要的东西,也要让新技术真正落地,解决老百姓生活中的实际问题。“顶天立地”的理念,正指引着曹逊的团队将前沿技术推向广阔的应用场景。他们与手机公司合作,解决手机显示的散热问题;与汽车品牌合作,为汽车的天幕玻璃研发隔热材料。

值得一提的是,他曾在一个宣传片中,看到了与家乡德州合作的契机。“宣传片里的智能温室大棚让我眼前一亮。植物的生长跟光、温度密切相关,智能温室大棚的本质,就是管控光和温度,这跟我们的研究关联度太高了!”曹逊难掩兴奋地说,如果家乡相关企业或者应用场景有材料应用方面的需要,自己非常愿意回去交流对接,希望让“德州造”的智慧材料在家乡的土地上生根发芽。

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