东南大学陈震教授研发辐射制冷技术，实现夏日无噪音凉爽环境

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    你设想过这样的场景吗？在炎热的夏天，听不到空调发出轰鸣般的转动声响，然而室内却凉爽宜人。

    东南大学机械工程学院的陈震教授所研究的新技术——辐射制冷，能够实现这一理想场景。让我们一同来瞧一瞧吧！

    陈震在 2014 年于加州大学伯克利分校的机械工程系取得了博士学位。之后，他在斯坦福大学的电子工程系开展博士后研究工作。2016 年，他获得破格入选国家级引进人才的资格，并全职加入了东南大学的机械工程学院。陈震教授的科研主要集中在新能源、淡水以及芯片散热等方面。目前，他承担着国家自然基金和科技部重点研发计划等课题。同时，他还与华为（海思）展开合作，进行芯片的热测试与热设计。他在机械工程学院开设了全英文研究生课程，在吴健雄学院开设了本科生研讨课。他将科技前沿融入到教学中，以此拓宽了学生的视野。World Co. 在 2018 年出版了编写的英文专著《   at the 》，该专著已被收录在美国纳米科学系列讲座教材中。

    他的学术之路从东南开始。博士阶段他去到了很远的地方。2016 年他回到了东大。回到东大后他成为了机械工程学院的一名教授。他的辐射制冷研究，能够成功做到 24 小时昼夜都不间断降温。他的辐射制冷研究，把太阳能利用和辐射制冷融合在了一起。他的辐射制冷研究为人类发展和环境保护提供了新方法。

    学术因缘：情起东南，追梦远洋

    陈震在东南大学完成了本科学业和硕士学业。他对传热所涉及的物理问题有着极大的兴趣。基于此，在硕士阶段，他选择了固体传热作为自己的研究方向。这一选择为他日后的科研工作奠定了重要的基础。

    他后来在美国加州大学伯克利分校攻读博士学位，其研究方向主要是各向异性和非线性热传导。之后，他分别在加州大学伯克利分校和斯坦福大学担任博士后。

    当谈及在东大记忆最为深刻的事情时，陈震提及了他的妻子，同时也提及了高等数学。

    他和妻子在东大相识相知并走到一起，这是一段非常美好的回忆。关于“东大高等数学”的回忆，虽然有些苦涩，然而却意义重大。

    东大的高数作为一门公共课，难度是比较大的。陈震回忆说，每当到了高数期中期末考试的时候，总会有一些学生考试不及格。因此，他每次在考试前都需要非常努力地进行复习。正是因为在东大这种对高数教学要求严格的环境下，陈震才打下了扎实的数学基础。

    很多时候，学术问题归根结底是数学问题。最终，都得借助数学方法去解决物理问题。个人的数学水平，往往会决定其理论研究能达到的深度。

    在后续的博士资格考试里，陈震所申请的那所学校规定每位学生需从十门课中挑选三门进行考试且要通过。陈震已经选好了其中的两门，然而对于最后一门课程，他不知道该选什么。

    在这当中，数学考试的难度相对而言比较大。因此，在当时，大家几乎都能不选择数学就不选择。

    陈震经过一番思考后，选择了数学作为最后一门考试科目。当年参加考试的一共有六个人考数学，而他是其中唯一一个及格的。那时他联系的老师还特地问他是从哪个学校毕业的。陈震笑着说，当时他觉得特别自豪，至少没有给东大丢脸。

    在美国读书期间，对陈震影响最深的是他的博士生导师 C. Dames。C. Dames 的学术水平颇为高深，然而陈震觉得导师教给他更为重要的是学术素养方面的东西。

    陈震刚到美国，作为非英语母语学生，他在很多方面都不太熟悉。C. Dames亲自指导陈震修改论文，一篇纯理论文章包含一百多个公式，C. Dames领着他逐个词句地改：要检查单词使用是否恰当，语法应用是否正确，公式推导是否严谨，计算方法是否合理……一篇论文常常需要被修改二三十遍甚至更多。

    在导师的引导下，陈震完成从硕士研究生到博士生的角色转变。

   

    有件事与 C. Dames 相关，且给陈震留下了深刻印象，那就是有一次陈震犯了错。

    那是一份难度较大的传热学作业。陈震在图书馆里，从早到晚埋头苦干了一周，这才将其完成。他的两位同学没能做出来，便想取巧，借用了陈震的作业，然而在抄的时候，却抄错了其中一个低级错误。

    C. Dames迅速察觉到了这个问题。陈震辛苦许久，却仅获得了一半的分数，另外两位同学则直接没有得分。C. Dames提醒陈震：抄袭以及使用虚假数据会毁掉一个人的学术生涯！当年所遭受的委屈让那一刻的陈震对学术研究有了更深刻的理解。在之后的教学里，他将这次事件当作一个典型案例，引导自己的学生们严格遵循学术规范。

    陈震从伯克利开始研究，接着到了斯坦福。他研究了各向异性热传导，还研究了非线性热传导，同时也研究了辐射制冷技术。并且他先后在重要期刊上发表了多篇文章。

    在创造辐射制冷技术降温新记录的那一年，陈震回到了东南大学。从这一年开始，他在东大开启了研究工作与教学生涯。

    学术研究：在前人研究中寻觅灵感，

    在追求突破中面向未来

    陈震所研究的辐射制冷，乍一看似乎难以理解，然而在生活里，我们其实已经体验过自然状态下的辐射冷却。

    霜和露水的形成是一种自然的辐射制冷的结果。这种自然现象只能在夜晚出现，因为白天太阳会持续不断地给大地提供热量。

    要在白天达成远低于环境温度的辐射冷却效果，其一需要阻断太阳的加热效应；其二必须隔绝周围环境与设备之间的换热。

    陈震研究中使用的装置能够阻挡太阳直射，并且抑制环境与它的换热。装置中的材料通过光子学设计，实现了“大气窗口”波段的高辐射率，这样就可以实现连续 24 小时不间断地低温制冷。

    在硕博阶段，陈震几乎通读了这个行业的所有文章。他喜爱读上个世纪的老文章，通过这些老文章，他能从前人学者已经解决或者尚未解决的问题中获得灵感。他表示：

    辐射制冷实际上并非一个新的方向。在上个世纪六七十年代，甚至五六十年代就已经有人开始对其进行研究了。那么，他们当时为何无法实现白天制冷呢？是因为基本的物理定律不允许，还是当时的技术手段受到了限制呢？我们今天是否能够采用更先进的技术手段来解决这个问题呢？以前之所以难以实现白天制冷，是因为当时只有传热学，而没有光子学。

    ”

    陈震的导师范汕洄在斯坦福大学从事光子学设计工作。2016 年，在陈震持续努力的研究推动下，他与范汕洄共同发表了“to deep a 24 - hour day - night cycle”这一成果。

    该文章通过理论计算得出能够实现高达 60°C 的制冷效果。他们的实验结果显示，即便在人口稠密的地区，也能够实现连续 24 小时低于环境温度且平均低于 37°C 的制冷，最大温差能够达到 42°C，这是迄今为止辐射制冷所实现的最高记录。

    但是让陈震满足的并非仅仅是实现 37℃的降温效果，他持续进行着对这项技术如何得以完善的研究。在工作之后，他做出了选择，即乘坐地铁从南京市区前往九龙湖校区去上班，这样就能够节省出原本用于开车的时间，以便用来读文献或者思考问题。

    2018 年 11 月 8 日，在持续的积累过程中，能源领域的重要期刊 Joule 在线发表了陈震的最新研究成果“and from the Sun and Outer Space”。该项研究把太阳能吸收器放置在了一个辐射冷却器的上方。太阳能吸收器被加热到比环境温度高 24°C，并且还能提供遮阳效果。在这种情况下，辐射冷却器能达到比环境温度低 29°C。通过这个装置，既收集了太阳能，又实现了辐射制冷。

    人类首次将这两种热力学资源结合起来进行利用。该研究成果得到了 Joule 期刊以及斯坦福大学的高度重视，并且在全球同步开展了新闻宣传工作。

   

    近现代以来，人类一直以来都依靠自然资源来维持社会的正常运转。然而，在这一过程中，却导致了生态污染以及环境的破坏。陈震所研究的辐射制冷技术，既不会消耗能源，也不会排放温室气体，并且还能够帮助收集可再生能源。

    辐射制冷这一绿色科技创新技术，对于我国的生态文明建设以及未来的能源战略有着重要的意义。陈震怀揣着自己的学术理想，热切地期望研究成果能够为社会贡献力量。

    学术界和工业界的侧重点有所不同。学术界主要进行前瞻性的研究，并且要将这个研究方向告知工业界。

    陈震所在的实验室目前正在针对各种不同的工业应用场景展开研究，并且在不断寻找能够替代的、价格较为低廉的材料，目的是在确保性能的基础上降低成本。

    学术传承：实验需要严谨，研究追求真理

    陈震的实验室很容易被辨认出来，原因是他的实验室门口贴有这样一段话：除了推导模型的人自己，其他人不会相信这个模型；每个人都相信实验结果，只是做实验的人自己除外。

    这句富有哲理的话展现了陈震身为学术研究者对自身的严格要求。同时，陈震希望能够将这种学术精神传承下去。

    他每周会分别与每位学生进行单独的一个小时交流。同时，他还会通过组会的方式与大家一起讨论问题。

    陈震常说“solid”。“solid”的意思是可靠，意味着学术要严谨。陈震对学生在实验和理论方面要求严格，力求严谨准确。贴在实验室门口的名言时刻提醒着进入实验室的学生们。

    陈震想要传承的学术精神，他的博士生董铭豪深有体会。他印象中，陈震老师常说：当引入新理论模型或实验数据时，在让别人相信之前，要先让自己完全信服。所以需要不断证伪，去否定它，直至最后完全相信其是对的，才能够使用它。

    董铭豪在进入研究生阶段后，开始对辐射制冷效果与环境湿度的关系进行研究。在这一研究过程中，湿度是最为关键的数据之一。

    他与导师首先获取了某气象局在实验地区的气象数据。拿到数据后，董铭豪开始专心分析，而陈震则在思考怎样确保拿到的数据是准确的。

    他们对其他来源的同地区气象数据进行了分析，经过对比后发现差异很大。陈震建议学生自己购买一个湿度计来进行测试，以便找出最可靠的数据来源。

    对比之后，董铭豪准备相信那个测试数据与自己一致的数据来源。然而，陈震认为他应该再去购买一个品牌和厂家都不同的湿度计，然后进行重复验证。

    这项研究发表于美国光学协会旗下的权威学术期刊。博士生董铭豪担任第一作者，陈震为通讯作者。该研究证明了辐射制冷技术在高温高湿度环境中仍能有较好的制冷效果，刷新了人们对辐射制冷技术应用前景的认识，为辐射制冷技术的推广提供了有力的支持。

    陈震教授专注于制冷技术的创新研究，在这方面不断耕耘，收获颇丰。他的科研成果很神奇，或许让人有些难以理解；然而，他的科研之路并不神奇，甚至是可以被复制的。或许有人会认为，他得益于东大、伯克利和斯坦福等多所名校的教育，实际上，他更得益于追求极致的人生态度和讲求实际的科学精神。从东大启程，跨越海洋去到远方，而后又回到东大，成为一名教书匠。这条科研之路呈螺旋式上升，它完美地诠释了“传承·分享·感恩”的院训，同时也完美地展现了一颗赤诚的中国心在科学阶梯上不断攀登的过程。

    ——机械工程学院党委书记张志胜