你是否設(shè)想過這樣的場景：在炎熱的夏天聽不到空調(diào)轟鳴的轉(zhuǎn)響，室內(nèi)卻涼爽適人

東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院陳震教授研究的新技術(shù)輻射制冷，就可以實(shí)現(xiàn)這一理想場景。讓我們一起來看看吧！

陳震2014年于加州大學(xué)伯克利分校機(jī)械工程系獲得博士學(xué)位，隨后在斯坦福大學(xué)電子工程系進(jìn)行博士后研究。2016年破格入選國家級(jí)引進(jìn)人才，并全職加入東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院。陳震教授的科研主要圍繞新能源、淡水、芯片散熱等問題展開，目前承擔(dān)國家自然基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等課題，并與華為（海思）合作進(jìn)行芯片的熱測試與熱設(shè)計(jì)。分別在機(jī)械工程學(xué)院和吳健雄學(xué)院開設(shè)全英文研究生課程以及本科生研討課，將科技前沿融入到教學(xué)中，拓寬了學(xué)生的視野。編寫的英文專著《Applied Thermal Measurements at the Nanoscale》由World Scientific Publishing Co.于2018年出版，已收錄在美國納米科學(xué)系列講座教材中。

他的學(xué)術(shù)之路從東南啟航，博士階段遠(yuǎn)赴重洋，2016年回到東大成為機(jī)械工程學(xué)院的一名教授。他的輻射制冷研究，不僅可以成功實(shí)現(xiàn)24小時(shí)晝夜不間斷降溫，還將太陽能利用與輻射制冷合二為一，為人類發(fā)展和環(huán)境保護(hù)提供新方法。

學(xué)術(shù)因緣：情起東南，追夢遠(yuǎn)洋

陳震本碩都就讀于東南大學(xué)，因?yàn)閷鳠岜澈蟮奈锢韱栴}極其感興趣，所以碩士階段選擇了固體傳熱作為研究方向，這為他日后的科研打下了重要基礎(chǔ)。

后來，他在美國加州大學(xué)伯克利分校攻讀博士學(xué)位，主要研究各向異性和非線性熱傳導(dǎo)，隨后又分別在加州大學(xué)伯克利分校和斯坦福大學(xué)做博士后。

當(dāng)談起在東大記憶最深的事情時(shí)，陳震提到了他的妻子和高等數(shù)學(xué)。

他與妻子就是在東大相識(shí)相知后走到一起，是一件非常美好的回憶。而關(guān)于 “東大高等數(shù)學(xué)”的回憶，雖然有些苦澀，但仍然意義重大。

“作為一門公共課，東大的高數(shù)還是相當(dāng)難的。”陳震回憶，“每次高數(shù)期中期末考試的時(shí)候，總有一些學(xué)生是不及格的?！彼运看慰荚嚽岸家浅Ｅ?fù)習(xí)。正是在東大嚴(yán)苛的高數(shù)教學(xué)下，陳震打下了扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

“ 很多時(shí)候?qū)W術(shù)問題其實(shí)歸根究底也是數(shù)學(xué)問題，最終都需要借助數(shù)學(xué)方法來解決物理問題，個(gè)人的數(shù)學(xué)水平往往決定其理論研究能有多深入?！?/p>

在后來的博士資格考試中，陳震所申請的學(xué)校要求每位學(xué)生在十門課中選三門考試并通過，陳震已選好了兩門，最后一門課程不知道選什么。

而這其中，數(shù)學(xué)考試的難度相對比較大，所以當(dāng)時(shí)大家基本上能不選數(shù)學(xué)就不選。

經(jīng)過一番考量，陳震還是選擇數(shù)學(xué)作為最后一門考試科目，“當(dāng)年一共有六個(gè)人考數(shù)學(xué)，我是唯一一個(gè)及格的。那時(shí)我聯(lián)系的老師還專門問我是哪個(gè)學(xué)校畢業(yè)的。”陳震笑道，“當(dāng)時(shí)覺得非常自豪，至少?zèng)]給東大丟臉。”

在美國讀書時(shí)，對陳震的影響最深的是其博士生導(dǎo)師C. Dames。C. Dames的學(xué)術(shù)水平很高，但陳震認(rèn)為導(dǎo)師教給他更重要的是學(xué)術(shù)素養(yǎng)。

作為剛剛來到美國的非英語母語學(xué)生，陳震在許多方面都比較生疏。C. Dames手把手帶著陳震修改論文，一篇純理論文章有一百多個(gè)公式，C. Dames帶著他一字一句地改：單詞使用是否準(zhǔn)確、語法應(yīng)用是否正確、公式推導(dǎo)是否嚴(yán)謹(jǐn)以及計(jì)算方法是否合理……一篇論文經(jīng)常要被修改二三十遍都不止。

在導(dǎo)師的引導(dǎo)下，陳震完成從碩士研究生到博士生的角色轉(zhuǎn)變。

另一件跟C. Dames相關(guān)、帶給陳震印象深刻的事，是有次陳震犯錯(cuò)。

那是一次很難的傳熱學(xué)作業(yè)，陳震在圖書館起早貪黑埋頭一周才完成。他的兩位同學(xué)沒有做出來，取巧借用了陳震的作業(yè)，但是卻照抄了其中一個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤。

C. Dames很快發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題，雖然陳震辛苦很久，但是也只得了一半分?jǐn)?shù)，另外兩位同學(xué)直接沒有分?jǐn)?shù)。C. Dames提醒陳震：抄襲以及虛假數(shù)據(jù)會(huì)毀掉一個(gè)人的學(xué)術(shù)生涯！當(dāng)年的委屈加深了那一刻陳震對學(xué)術(shù)研究的理解。在日后的教學(xué)中，他把這次事件作為一個(gè)典型案例，引導(dǎo)自己的學(xué)生們嚴(yán)格遵守學(xué)術(shù)規(guī)范。

從伯克利到斯坦福，陳震先后研究了各向異性熱傳導(dǎo)和非線性熱傳導(dǎo)，以及輻射制冷技術(shù)，并先后發(fā)表多篇文章在重要期刊上。

就在創(chuàng)造輻射制冷技術(shù)降溫新記錄的同一年，陳震回到東南大學(xué)，開啟了在東大的研究與教學(xué)生涯。

學(xué)術(shù)研究：在前人研究中尋覓靈感，

在追求突破中面向未來

陳震研究的輻射制冷看似很難以理解，但是在生活中我們已經(jīng)感受過了自然狀態(tài)下的輻射冷卻。

霜和露水的形成背后就是一種自然的輻射制冷結(jié)果，這種自然現(xiàn)象只能在夜晚出現(xiàn)，因?yàn)樵诎滋焯枙?huì)源源不斷地給予大地?zé)崃俊?/p>

要在白天實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度的輻射冷卻效果，不僅要阻斷太陽的加熱效應(yīng)，還必須隔絕周圍環(huán)境與設(shè)備的換熱。

陳震研究中使用的裝置便是阻擋了太陽直射的同時(shí)抑制環(huán)境與其的換熱，裝置中的材料通過光子學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“大氣窗口”波段高輻射率，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)24小時(shí)不間斷地低溫制冷。

在碩博期間，陳震基本上就通讀了這個(gè)行業(yè)所有的文章，他愛好讀上個(gè)世紀(jì)的老文章，這些文章讓他從前人學(xué)者已經(jīng)解決或者未解決的問題里獲得靈感。他說：

“ 輻射制冷這實(shí)際上不是一個(gè)新的方向，上個(gè)世紀(jì)六七十年代，甚至五六十年代就有人開始研究了，他們當(dāng)時(shí)為什么不能實(shí)現(xiàn)白天制冷呢？是基本的物理定律不允許，還是當(dāng)時(shí)的技術(shù)手段受限？我們今天是否能采用更先進(jìn)的技術(shù)手段解決？以前是因?yàn)橹挥袀鳠釋W(xué)，沒有光子學(xué)，所以難以實(shí)現(xiàn)白天制冷。

”

陳震在斯坦福大學(xué)的導(dǎo)師范汕洄就是做光子學(xué)設(shè)計(jì)的。在陳震不懈努力的研究下，2016年他與范汕洄聯(lián)合發(fā)表了“Radiative cooling to deep subfreezing temperatures through a 24-hour day-night cycle”。

該文章理論計(jì)算得出可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)60°C的制冷效果，他們實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即使是在人口稠密地區(qū)，也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)24小時(shí)低于環(huán)境溫度平均37°C的制冷，最大溫差可達(dá)42°C，是迄今為止輻射制冷實(shí)現(xiàn)的最高記錄。

但是實(shí)現(xiàn)37℃的降溫效果并沒有讓陳震滿足，他繼續(xù)研究如何完善這項(xiàng)技術(shù)。工作以后，他選擇坐地鐵從南京市區(qū)到九龍湖校區(qū)上班，節(jié)省出開車的時(shí)間來讀文獻(xiàn)或思考問題。

在一點(diǎn)一滴的積累之下，2018年11月8日，能源領(lǐng)域重要期刊Joule在線發(fā)表了陳震最新研究成果“Simultaneously and Synergistically Harvest Energy from the Sun and Outer Space”，該項(xiàng)研究將太陽能吸收器放置在一個(gè)輻射冷卻器上方。太陽能吸收器加熱到高于環(huán)境溫度24°C，并提供遮陽效果，使輻射冷卻器達(dá)到低于環(huán)境溫度29°C。通過此裝置既收集了太陽能又實(shí)現(xiàn)了輻射制冷。

這是人類第一次把這兩種熱力學(xué)資源結(jié)合起來利用。該研究成果受到Joule期刊和斯坦福大學(xué)的高度重視，并在全球同步發(fā)布新聞宣傳。

近現(xiàn)代以來，人類一直依賴自然資源維持社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是也造成了生態(tài)污染與環(huán)境破壞。陳震研究的輻射制冷技術(shù)不消耗能源，也不會(huì)排放溫室氣體，甚至可以幫助收集可再生能源。

輻射制冷這項(xiàng)綠色科技創(chuàng)新技術(shù)，對我國生態(tài)文明建設(shè)以及未來能源戰(zhàn)略具有重要意義。陳震懷著自己的學(xué)術(shù)理想，熱切盼望研究成果可以為社會(huì)作出貢獻(xiàn)。

“ 學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的側(cè)重點(diǎn)是不一樣的，學(xué)術(shù)界是在做前瞻性的研究，要去告訴工業(yè)界這個(gè)方向?！?/p>

目前陳震所在的實(shí)驗(yàn)室，正針對不同的工業(yè)應(yīng)用場景進(jìn)行研究，同時(shí)尋找可替代的廉價(jià)材料，在保證性能的前提下降低成本。

學(xué)術(shù)傳承：實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)謹(jǐn)，研究追求真理

陳震的實(shí)驗(yàn)室很好辨認(rèn)，因?yàn)樗膶?shí)驗(yàn)室門口貼了這樣一段話：“Nobody believes a model except the man who did it; everyone believes an experiment except the man who did it.”（除了推導(dǎo)模型的人自己，沒有其他人會(huì)相信這個(gè)模型;每個(gè)人都相信實(shí)驗(yàn)結(jié)果，除了做實(shí)驗(yàn)的人自己）

這句充滿哲理的話體現(xiàn)了陳震作為學(xué)術(shù)研究者對自我的嚴(yán)格要求。并且，陳震想把這種學(xué)術(shù)精神傳承下去。

他每周會(huì)和每位學(xué)生單獨(dú)聊一個(gè)小時(shí)，并通過組會(huì)和大家一起討論問題。

陳震的口頭禪是“solid”。solid可譯為可靠的，是指學(xué)術(shù)需要嚴(yán)謹(jǐn)。陳震嚴(yán)格要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)與理論的嚴(yán)謹(jǐn)準(zhǔn)確，貼在實(shí)驗(yàn)室門口的名言不斷警醒著進(jìn)門的學(xué)生們。

對于陳震想要傳承的學(xué)術(shù)精神，他的博士生董銘豪深有體會(huì)。在他的印象里，陳震老師經(jīng)常說：“ 當(dāng)引入一項(xiàng)新的理論模型或者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的時(shí)候，在讓別人相信之前，我們必須使自己完全信服。所以我們需要不斷的證偽，去否定它，直到最后，我們完全相信它是對的，我們才能夠去使用它?！?/p>

董銘豪進(jìn)入研究生階段開始研究輻射制冷效果與環(huán)境濕度的關(guān)系，這其中最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)之一是濕度。

他和導(dǎo)師首先調(diào)用了某氣象局在實(shí)驗(yàn)地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)拿到之后，董銘豪便開始埋頭分析，陳震卻思考如何保證拿到的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。

他們又分析了其他來源的同地區(qū)氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)相差甚遠(yuǎn)。陳震便建議學(xué)生自己買來一個(gè)濕度計(jì)進(jìn)行測試，從而找出最為可靠的數(shù)據(jù)來源。

就在對比之后，董銘豪準(zhǔn)備相信那個(gè)與自己測試數(shù)據(jù)一致的數(shù)據(jù)來源時(shí)，陳震卻認(rèn)為他應(yīng)該再去買一個(gè)不同品牌不同廠家的濕度計(jì)重復(fù)驗(yàn)證。

最后，這項(xiàng)研究發(fā)表在美國光學(xué)協(xié)會(huì)旗下的權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Optics Express，博士生董銘豪為第一作者，陳震為通訊作者。這項(xiàng)研究證明了輻射制冷技術(shù)在高溫高濕度環(huán)境下依然有不錯(cuò)的制冷效果，刷新了人們對輻射制冷技術(shù)應(yīng)用前景的認(rèn)識(shí)，為輻射制冷技術(shù)的推廣提供了有力支持。

陳震教授潛心于制冷技術(shù)的創(chuàng)新研究，精耕細(xì)作，收益頗豐。他的科研成果是神奇的，也許有點(diǎn)讓人看不明白，而他的科研之路，卻一點(diǎn)也不神奇，甚至是可以復(fù)制的。也許有人會(huì)說，他得益于東大、伯克利和斯坦福等多所名校的教育，其實(shí)，他更得益于止于至善的人生態(tài)度和求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神。從東大出發(fā)，遠(yuǎn)渡重洋，再回東大，做個(gè)教書匠，這條螺旋式上升的科研之路，完美地詮釋了“傳承·分享·感恩”的院訓(xùn)，也完美地展示了一顆赤誠的中國心在科學(xué)階梯上的攀登過程！

——機(jī)械工程學(xué)院黨委書記張志勝

來源：東南大學(xué)