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“2023上海大学生年度人物”近期揭晓。他们展现了大学生群体昂扬向上的精神风貌,激励广大青年学生努力成为让党放心、爱国奉献、担当民族复兴重任的时代新人。“上海教育”政务新媒体推出专栏,分享他们的奋斗历程,讲述他们的成才之道。
今天,和小育一起走近上海交通大学2020级博士研究生韩东霖同学。
大学生年度人物故事
韩东霖是上海交通大学机械与动力工程学院2020级博士研究生,研究方向为多物理场调控的高效环保固态制冷技术。截至目前,他在国际顶级期刊Nature发表论文3篇(其中一作2篇),Science发表1篇,Joule发表2篇,系列研究工作实现了传统工科在基础科研方面的新突破,为固态相变制冷技术的发展作出了突出贡献。荣获博士研究生国家奖学金、上海交通大学研究生“学术之星”、上海市优秀毕业生等荣誉。
魔术少年,志存高远
在2018年上海交通大学机械与动力工程学院本科毕业晚会上,一个“季忆交大”魔术表演在记忆与奇迹的交融中展现出同学们对交大美好大学时光的不舍。这个魔术的表演者就是韩东霖,他凭借着优异的成绩保研,并以硕博连读的方式开启了他的科研生涯。
2014年,韩东霖进入上海交通大学机械与动力工程学院学习。通过本科阶段的科研项目接触,他发现,科研与魔术在某种程度上很相似。魔术广为人知的是舞台上展现的奇妙惊喜,但对于表演者而言,真正掌握魔术背后的技巧并反复练习,方能拿出让人眼前一亮的表演。科研也是如此,实际应用中的关键问题大多可以归结到基本科学问题上,需要面向基础科研,潜心钻研。因此,韩东霖在研究生阶段选择了电卡制冷这一新兴的制冷技术作为研究课题,进行机理性的科学研究,立志为固态制冷领域的发展贡献出自己的力量。
韩东霖在实验室做实验
虽然志向远大,但韩东霖不得不面对两个非常实际的问题:一方面,电卡制冷不同于传统制冷方式,而是融合了电介质物理、凝聚态物理、高分子材料以及化学合成等交叉学科知识,这些知识点对能源与动力工程专业毕业的韩东霖而言颇为陌生。另一方面,实验室刚刚成立,韩东霖的研究没有任何前人的实验基础,所有实验都需要从零开始。为了打好基础,研一阶段,韩东霖上课时间在教室学习研究生课程,课余时间查询电卡领域相关文献学习知识。教室与实验室两点一线的坚持,让韩东霖在短短一年的时间内快速掌握了电子电气、材料物理和化学、机电控制等知识,并参与组建先进材料与热应用实验室,由此开展了电卡制冷的研究工作。
潜心钻研,求真务实
电卡制冷技术的研究是复杂而又漫长的过程。限制电卡制冷应用的首要问题在于材料性能,因此韩东霖开展一系列材料性能改进的实验,尝试利用各种方法去提升固态制冷聚合物的性能。在这个研究过程中,韩东霖有两个不变的信条:一是保持好奇心,二是把任何事情做到最好。
2019年末的一次实验中,韩东霖发现电卡高分子在经历一种特定的分子缺陷诱导过程后,电致熵变反常地提升了近四倍。他怀着强烈的好奇心,没有放过这一偶然现象,针对反常现象展开了深入研究。为了证实实验结果的准确性,他进行了近百次重复,并使用多种测试方法反复验证了实验结果。
韩东霖秉持着“把任何事情做到最好”的信念,在之前研究的基础上,又投入了半年的时间,利用原位同步辐射、中子散射、冷冻电镜等实验方法验证了分子缺陷调控与制冷效应的构效关系。实验过程繁琐且枯燥,但韩东霖从不懈怠。同步辐射的测试耗时长,韩东霖带领团队成员经常做到深夜甚至通宵。中子散射对样品的要求高,韩东霖就反复多次合成样品直至达到测试要求。冷冻电镜需要仔细寻找材料微观形貌的细微差别,韩东霖就一天接一天在分析测试中心观察。在韩东霖的坚持努力下,凭借着各种实验的测试结果,高熵高分子的概念被首次提出,并与朗道理论完美对照。相关研究成果于2021年12月发表于Nature期刊。如果把这篇文章比作是一次精彩的魔术表演,那么韩东霖长达两年的辛劳与付出,便是魔术背后鲜为人知的长久练习。
韩东霖在做同步辐射实验
勇攀高峰,持续突破
电卡制冷器件长期面临体积笨重、运行逻辑复杂的难题。为了解决这一问题,将电卡制冷进一步推向实用化和产业化,在前期制备的高熵高分子基础上,韩东霖不断尝试,力求组装制备出轻量、小型、高效化的器件。
在提升高分子熵变性能的同时,韩东霖发现,分子缺陷的引入使得高分子材料的电致伸缩性能得到显著提升,这一特性使得电卡薄膜在电场的交替作用下发生显著的形变。受此启发,韩东霖开始进一步对缺陷比例进行微调,从而使得目标高分子兼具高“电致熵变”与高“电致伸缩应变”的性能,实现器件的自驱动。
这种自驱动器件结构得到了显著优化,空间利用率极高,表现出了极具潜力的制冷性能优势。为了准确、详细、系统地对器件性能进行测试与分析,韩东霖结合传统空调的测试台,搭建了一维传热形式的焓差台,并组装和测试了漏电流电路与能量回收电路。经过近两年时间的努力,相关成果于2024年5月发表于Nature期刊。这篇论文验证了电卡制冷技术轻量化、高能效的理论优势,为电卡制冷设备的应用探索提供了理论基础。
韩东霖在德国杜塞尔多夫参加国际学术会议
展现自我,绽放青春
韩东霖早在本科阶段就加入了魔术协会,练习魔术成为了他日常生活的一部分,展示才艺对他而言是家常便饭,每次系所新年晚会都少不了韩东霖的精彩表演。而在科研工作中,韩东霖也不错过任何展现自我的大舞台,多次参加各种论坛、讲座及学术会议。2022年1月,韩东霖在学校教学发展中心“创新思维训练营”中担任主讲,为同学们讲述如何从已知的知识中探索未知的世界。2022年2月,韩东霖担任机械与动力工程学院“固态制冷,助力双碳”第三期砺远学术沙龙主讲,与同学们分享从事科研的经历与经验。2022年6月,韩东霖在电子信息与电气工程学院进行特邀报告,与老师同学们分享传统工科在发表高水平期刊方面的经验与技巧。2023年11月,韩东霖参加亚洲校园CSS会议,并荣获最佳报告奖(SJTU)。
韩东霖在2023亚洲CSS会议作报告
如今,韩东霖已获得博士学位,并将继续从事博士后相关研究工作。面向未来,韩东霖表示,自己将继续扎根科研岗位,解决科学前沿难题,结合国家重大需要,把个人发展融入科技强国的伟大事业中,从而实现自身价值。
韩东霖博士毕业照
素材由上海交通大学提供
编辑:陆沈毓