名师导学
11月12日下午， 25年秋季学期《名师导学》课程如期举行，本次讲座特邀麻豆视频 光热调控研究中心、能源与资源学院及固体微结构物理国家重点实验室的朱嘉教授，以《光热的故事》为题，为师生们带来一场精彩的学术分享。
朱嘉教授作为国家杰出青年基金获得者、教育部科技委委员，同时担任英国皇家化学学会和美国光学会会士，并在Nanophotonics和Advanced Photonics等期刊担任重要职务。他长期致力于基于微纳结构的光热调控研究，在微纳结构光热转换、太阳能海水淡化等领域取得了一系列突破性成果，为能源和水资源领域的发展注入了新活力。其研究成果荣获2022年江苏省科学技术奖一等奖（第一完成人），是学术界公认的科研领军者。在本次讲座中，朱嘉教授围绕光热材料，深入浅出地阐述了其在实现碳中和、引领可持续发展等重大领域的实践与应用。
朱教授首先从宇宙尺度的光热效应切入主题，随后指出光热失衡已成为全球性挑战，而微结构光热调控材料有望成为解决这一问题的关键。接着，他引出了本次讲座的两个核心实例：太阳能光热蒸发材料和辐射制冷材料。这两种材料分别对应着“冒热气的冷水”和“越晒越冷的薄膜”两个看似反常识的现象，正是这些独特的特性赋予了它们广阔的应用前景。
在介绍辐射制冷材料时，朱教授详细说明了其白天降温5°C以上、夜间降温7°C以上的优异性能。他通过对比丝绸与辐射降温的基本规律，阐明了材料的原理，并进一步提出“如何让丝绸更凉爽”的科研问题，分享了相关研究成果。朱教授由浅入深，从丝绸的宏观性质入手，逐步深入到其微观结构，指出正是由于其三角形的微观结构才造就了其闪亮且凉爽的特性。在此基础上，他提出通过添加木质素来进一步提升丝绸凉爽度的创新思路，并结合其团队的研究成果进行了详细阐述。
随后，朱教授以“夏天如何使冰激凌不化”这一有趣问题为引子，介绍了利用分层设计的辐射制冷膜实现冰川、冻土保护的重要课题，并探讨了光热蒸发材料在此领域的潜在应用。
在讲解光热蒸发材料时，朱教授回顾了光蒸发技术的发展历程，并介绍了其团队在“基于等离激元吸收黑体的太阳能海水淡化器件”方面的早期工作，详细讲解了相关物理机制及其在提供便携式太阳能饮用水方面的应用。此外，他还介绍了该领域的进一步研究方向，包括如何增强吸脱附动力学、处理废水高浓盐水等。朱教授特别分享了其团队通过仿生学设计，借鉴睡莲超疏水结构成功克服盐结晶难题的研究故事，给听众带来了深刻启发。
讲座最后，朱嘉教授强调，光热材料是学科交叉的重要领域，在化学、环境、矿业、工程、大气、地学、天文、医学、农学等多个学科的合作中取得了丰硕成果。光热材料不仅关乎可持续发展等时代问题，也与国家需求紧密相连，是一个极具意义的研究方向。他还介绍了麻豆视频 能源与资源学院及光热调控研究中心的相关情况，使听众对光热材料在麻豆视频 的研究状况有了更全面的了解。
总结而言，朱嘉教授以宇宙尺度的光热效应为起点，揭示了当前全球面临的光热失衡挑战，并提出了“微结构光热调控材料”这一解决方案。他围绕“冒热气的冷水”和“越晒越冷的薄膜”这两个反常识现象，引出了辐射制冷材料和光热蒸发材料两大核心体系，生动展现了光热调控技术的神奇潜力与广阔前景。通过本次讲座，同学们对光热材料这一前沿领域有了更深入的了解，在一个又一个生动有趣的案例中受到启发，深刻体会到优秀科研课题的诞生过程，并领略到了学科交叉的魅力。
从宇宙光热效应的宏大视角到冰川保护、海水淡化的具体实践，朱嘉教授以光热材料为线索，将碳中和与可持续发展的关键命题串联起来。这场讲座不仅是知识的传递，更是科研使命的感召。光热领域的探索正以小材料撬动大战略，让我们看到了基础科研如何为全球挑战提供中国方案。愿更多追光者并肩前行，让“双碳”愿景照进现实，共同描绘人与自然和谐共生的美好画卷！
提问与回复：
Q1：这个光热技术的应用场景是怎样的，并且在大量取水时是否会出现问题？
A1：这个问题很好，从微观到宏观层面都有探讨的价值。该技术的工作原理可以理解为空气中水分的吸附与释放，但在不耗电条件下实现高效吸附是关键挑战。目前该技术在特定应用场景下仍有需求，尤其是在极低湿度环境中表现不佳，但在未来大规模应用前，其对宏观环境的影响还无法确定。
Q2：传统出水技术存在局限性，而这个技术在特殊应用场景下还有哪些需求？
A2：在特定条件下，比如极低湿度环境，该技术的取水量可能无法满足大规模需求，但在太阳能等更大场景下或许可考虑其影响力。此外，关于冰川保护的问题，虽然有通过光照转换进行保护的想法，但由于冰川生态系统脆弱且易受破坏，需要进行定点实验验证。但实验过程中可能会造成不可逆的生态破坏，因此如何解决这个问题是一个重要挑战。
Q3：对于冰川保护，全球尺度上有哪些不同观点以及如何进行实验验证？
A3：在全球尺度上，存在两种观点：一种认为到2025年冰川将基本消失，另一种则主张通过综合手段保护。为确保实验验证的安全性与有效性，应从小规模开始做定点实验，并确保材料在实验过程中不会对生态环境造成不可逆影响。我们正在进行这样的实验研究，每年都会放大实验规模，同时监测材料性能及生态影响。
Q4：这项技术未来是否会进入普通大众生活？
A4：这项技术可能不会像手机、电动汽车那样广泛进入寻常百姓家，因为它有特定的应用场景，如以色列、新加坡等地有巨大需求，特别是在干旱地区和有特定水需求的地方，包括美国军方也在关注此类技术。即使技术成熟，它更多地会应用于生活中不常接触到的领域，比如便携式处理设备等。
Q5：辐射降温材料和光蒸发材料是否会受天气、空气湿度和空气质量等因素影响？
A5：辐射降温材料要求大气窗口透明，雾霾等大气质量不好时会受影响；而光蒸发材料则需要充足的阳光，因此它们对环境条件有一定依赖性。每项技术都有其适用的特定场景需求，这是技术选择时需要考虑的重要因素。
文：周佳睿
图/审核：董昊
