陸春華：穿梭於光譜世界的“膜”法師
陸春華，1974年出生，南京工業大學教授、博士生導師，主要從事激光、太陽光等光電磁波的高效選擇性吸收與能量轉換研究，先後承擔重大科研項目30餘項，在學術期刊發表學術論文100餘篇，獲得國家發明專利授權36項。
◎本報記者 金 鳳 通訊員 朱 琳
和往年一樣，這個暑假，南京工業大學教授、材料學院院長陸春華依舊沒有休息，而是選擇留在實驗室。前不久，他購置了4塊太陽能電池板，將團隊研發的輻射降温膜貼在上面，查看這種新材料能否給電池板降温、發電量又是否會增加，為下一步的中試做準備。讓他興奮的是，“貼膜後，太陽能電池板每天的發電量比以前提高了3%到5%”。
前不久，陸春華榮獲第二屆“江蘇建材行業十大科技人物”稱號。自1998年到2021年，他穿梭於光譜世界，研製防激光玻璃材料、利用光轉換促進植物生長、用光催化降解污染物或制氫，將光譜材料的性能發揮到極致。
燒製出能吸收激光的玻璃
説起陸春華的科研故事，就不得不提到一塊他心心念唸了多年的特殊玻璃。
這塊玻璃對於陸春華來説意義非凡，那是他讀研時成功燒製的第一塊玻璃。它和其他玻璃一樣晶瑩剔透，不同的是，它被摻入了特殊的離子材料，經過1450攝氏度的高温燒製，最終冷卻後，可以吸收激光。也是從這塊玻璃開始，陸春華和光譜材料結下了不解之緣。
陸春華與玻璃的緣分，要追溯到1998年上半年的一天。那時，在讀研究生二年級的他，突然接到導師南京化工大學教授許仲梓的一個任務：研製一種國內前所未有的防激光玻璃材料。這是國內急需的一種材料，陸春華毫不猶豫地接下這個任務。
可是該從何處入手呢？“當時，對於這種玻璃材料，我一點兒概念都沒有，它的原理是什麼、該如何設計，沒有任何經驗。”陸春華説。
“一無所有”的陸春華，選擇從研究文獻做起。他翻遍了當時學校乃至整個南京的圖書館，卻一無所獲。於是，他又動身前往北京國家圖書館，開始了“日出而作、日落而息”的翻閲文獻生活。
當時，陸春華住在大學同學單位的會議室，每天坐着水泥攪拌車，雷打不動地第一個踏進圖書館，最後關門時才出來。15天過去了，陸春華翻遍了圖書館裏激光防護材料方面的文獻，不過可供借鑑的文獻幾乎沒有。
即便如此，陸春華仍未放棄，他回到學校後，決定從最基礎的顏色玻璃開始學習。“需要吸收的激光波長是確定的，我就開始以此着手，不斷地嘗試哪種離子可以吸收該波段的激光。”他説。
此後一年半時間，吃、住都在實驗室的陸春華，大約試了幾乎所有能吸收光的金屬離子材料，包括20多種具有多種價態的過渡金屬與稀土離子。
直到1999年底的一天，實驗室的顯示屏上，保持了一年多的直線終於“急轉直下”，材料顯示出良好的激光特徵吸收屬性。陸春華終於燒出一塊可吸收激光的玻璃。突破性的進展讓陸春華喜出望外，他一鼓作氣，通過調整材料的配方和製備工藝，滿足了項目要求萬分之一透過率的嚴苛要求。
發明可輻射製冷的納米功能膜
“你想做什麼課題？”還在讀研究生時，導師曾拋給陸春華這個問題，他毫不猶疑地回答“想做有挑戰性的課題”。實際上，在陸春華的科研生涯中，“挑戰性”從未缺席。
陸春華所在的課題組最初的研究對象是玻璃質材料。2012年，他突然有個特別的想法：是否可以將玻璃體系設計思路拓展到陶瓷基體上去？
“玻璃燒到1400攝氏度已經是液體了，但是陶瓷在1700攝氏度還是固體，其顯示出更強的耐高温、抗激光性能。”基於這一現象，他發明了一種新型防激光透明陶瓷，隨即也申請了國家發明專利，學院傳統的研究領域也得以進一步拓展。
在課題組研究人員倪亞茹眼中，陸春華永遠有冒不完的想法和使不完的勁。激光吸收材料研製成功後，好奇心又驅動着陸春華去做更多的拓展：材料吸收光後積累了大量的熱，影響性能怎麼辦？材料吸收的光能否被直接轉換成光而不是熱？
“想到之後，更重要的是做到。”陸春華説。
2009年，在做光的選擇性吸收研究時，陸春華開始嘗試做光譜的選擇性反射與吸收輻射一體化功能材料。
“夏季很多建築物環境温度高，需要空調製冷，消耗了大量能源，我們就想研發一種降温材料，讓它既能反射太陽光，又能通過大氣窗口輻射紅外線，但最大的難點在於一種材料表面，難以同時具備這兩種優質的光譜特性。”陸春華説。
帶着一屆又一屆的碩士生和博士生，通過近十年的艱苦研究，他成功將材料的內部熱能通過紅外選擇性熱輻射方式向外傳輸，發明了太陽光下可以“輻射製冷”的納米功能膜。由於利用了材料特殊分子組成和結構實現了熱能的輻射轉移，其能耗為零。該成果申請了國家發明專利5項，在新型建築用內置百葉門窗系統應用技術開發方面取得了階段性重要突破。
近些年，陸春華研究團隊研發的輻射降温功能膜已走出實驗室，走進了人們的日常生活。百葉窗、食品包裝袋、化學儲物罐都被施了“膜法”。
具有“治癒力”的導師
陸春華課題組的研究生陳明學，前不久在寫關於輻射降温材料的畢業論文。在讀研究生一年級時，陳明學就開始跟着陸春華研製輻射降温材料，降温材料效果雖然已經很明顯，但是卻“卡”在了最後一個環節上：如何將幾個微米厚的降温塗層牢牢地結合到作為基底的PET鍍鋁膜上。
由於這張膜非常柔軟，極難貼合，陳明學多次想放棄，但關鍵時刻陸春華鼓勵他“不要放棄，一定可以成功”。最終，陳明學在經歷“絕望50天”後，迎來了勝利的曙光。
公派留學的博士生代寶瑩，也有過類似的經歷。2015年，陸春華帶着她研究如何通過太陽光光催化材料的氧化還原反應，降解有機物污染物，從而保護環境。
起初，代寶瑩對該課題毫無頭緒，此項研究一度令她極其痛苦。“走投無路”時，她會找陸春華聊一聊。
陸春華曾啓發她：“太陽光中含有紫外光、可見光和近紅外等不同波長的光子，它們能量大小不同，但人們現在利用較多的是紫外光、近紫外光，很多可見和近紅外光無法利用。我們能否吸收利用所有的太陽光，並利用風能、水流動形成的機械能，提升材料的光催化性能，進而更好地降解有機污染物呢？”
“陸老師總是有很多奇思妙想，開導我、激勵我，很有治癒力。”代寶瑩説。
在導師的啓發下，代寶瑩從藤蔓植物中找到了靈感，她將壓電覆合材料設計為螺旋結構，使其在風、水流等自然流體介質作用下發生變形產生壓電勢，從而提供能量驅動自修復內建電場，實現了光催化效率的持續提升，相關研究成果發表在《先進材料》《先進功能材料》等學術期刊上。
採訪結束時，陸春華從包裏掏出了一塊自己研製的紅色透明玻璃，在他看來，每一塊玻璃都有着同樣的使命：不斷鞭策激勵自己。在陸春華眼中，“永遠有更好的材料等着科研人員去開發”。