深耕一线谱新篇｜“非典型”科学家钱小石：科研工作者是和老天爷较劲的人

【编者按】

国庆连着中秋，在这个超长假期，总有人选择不休假。之于他们，放假不等于休假，他们的假日，经常是忙碌而非休息。

因为他们，是行走在科研前沿的人。选择“攀登”，争分夺秒就是常态；潜心“深耕”，只要实验还在进行，实验室“不打烊”、人更不能离岗……

文汇报今起推出“深耕一线谱新篇”系列报道，记录沪上高校这些奋战在科研一线的青年科学家的身影和他们非同寻常的假日生活。

对上海交通大学机械与动力工程学院教授钱小石来说，这个超长假期和往常的周末并没什么区别，他和团队成员们仍然驻守在学校的实验室。

利用电卡效应制冷，钱小石团队在基础原理、材料制备方面都已实现突破，该团队也因此在2024年全国颠覆性技术创新大赛中斩获卓越奖。令人期待的是，他的成果将使人们日常的制冷模式发生颠覆性变化。

钱小石可说是一位“非典型”科学家，2018年他入职上海交大时，只有产业界的创业经历，并没有亮眼的论文成果。入职学校前三年，他没发表过任何一篇研究论文，直到第四年，他的研究获得突破性进展，成果直接登上国际顶刊《自然》。随后，他陆续在《自然》《科学》等顶刊上发表了5篇论文。

“对我来说，重要的从来都不是论文发表，而是我的成果能够真正影响到产业，我培养的学生也能真正跨界，既能做跨学科研究，也能开公司创业。”钱小石说。

追着“真问题”走：放弃申请教职加入创业公司

在钱小石的办公桌上，有一张暗色的、薄薄的“塑料纸片”，这就是可以利用电卡效应来实现制冷的一种薄膜设备。这种制冷设备，小到可集成在芯片上，大到可装备在墙壁、窗户玻璃夹层中实现制冷。在相同制冷功率的情况下，其重量是传统空调的八十分之一，且无需压缩机。

这一神奇功效，正是源于科学家利用凝聚态物理学领域的电卡效应制备的材料，简单来说就是利用固体材料通电后压缩相变吸收热量实现制冷效果。值得一提的是，高分子中的电卡效应，是2008年由华人科学家章启明发现的。

制冷技术堪称人类历史上的重大发明之一，但传统制冷是利用氟利昂气液相变带来吸热放热效应。统计数据显示，全球目前约10%的电力用于制冷，间接产生近一千兆吨二氧化碳。2019年，建筑供暖的二氧化碳排放量达到4.3千兆吨。欧洲已明确，2035年将禁止PFAS（注：氟材料，氟利昂是其中一种）的生产使用。另一方面，氟利昂制冷用到的压缩机需要高压容器，很难小型化。

“电卡效应刚被发现时，学术界和产业界都很兴奋，但要推动这一科研发现真正在产业界落地，有很多问题需要解决。”钱小石于2010年成为章启明的博士，其后他一直跟随导师，尝试解决电卡效应在现实使用中遇到的问题。也正是这段经历，让钱小石对科研有了不一样的认识：“每当我们的研究取得阶段性进展，我的导师极少跟我们讨论论文要投哪里。”但每当新发现诞生后，大家都会琢磨，如何开展下一步的攻关、推进后端的应用。

受导师影响，钱小石在博士毕业后并没有申请大学教职，而是在导师的支持下、围绕自己的博士课题加入了一家创业公司。“大约2016年，我们围绕电卡材料和制冷系统的产业化，做了不少前沿的工作。我们没有发表过一篇论文，但在专业领域内，我们的研究比欧美学术界领先了五六年，学术界直到2023年才达到我们当时的水平。”

“沉默”三年后爆发：连续发表数篇顶刊论文

从产业界回到学术圈时，钱小石的学术简历并不亮眼，也达不到很多高校的招聘要求。他坦言，“虽然我本人不在意是否发论文，但不得不说，若能带着一些‘光环’回国，相比我当时回国的状态，还是有很大的差别。幸运的是，上海交大给了我足够的发展空间。”

2018年，钱小石入职上海交通大学机械与动力工程学院长聘教轨副教授，学校为他匹配了科研启动经费，“一共400万元，和美国的一些名校差不多，且我心理上也做好了非升即走的准备”。

钱小石（右一）和学生在一起，学生展示的是电卡陶瓷，这是登上《自然》杂志的成果。

此后，他全身心地投入到完善电卡效应落地的研究中。“沉默”三年，到2021年他的研究有了突破，将电卡制冷循环寿命从百余次提升至超过百万次，很快，论文发表在《自然》上。这也是他回国后主导发表的第一篇研究论文。

“说实话，发表论文很重要，但它不该是追求的第一目标。我认真思考过这个问题，我的精力有限，在针对领域内一两个重大难点开展工作之外，可能没有时间去写很多论文。不过，即便达不到学校的要求、面临非升即走的话，我也可以再离职创业。”钱小石坦言，之所以自己的心态不错，正是因为产业界的经历使他知道，人生并非只有一种选择。不过，在推动电卡效应进入实际应用中时，他坚定地认为，有大量基础研究是绕不开的，比如围绕良率、材料寿命等工程要素开展的基础研究工作。这些规律的发现，往往需要积累3-5年。

也正是在解决这些实际问题的过程中，钱小石团队发现了一些有趣的物理、化学效应，随后连续在《自然》《科学》杂志上发表了几篇论文。“当我们专注于解决工程问题，试图找到背后的科学规律时，哪怕只是管中窥豹，这时候总结规律而写成的论文，也就是水到渠成的结果了。”

培养能“跨界”的学生：干得了科研，开得了公司

虽然钱小石的成果科研应用在各个不同领域，离产业化仅一步之遥，但他表示，目前并没有亲自去推动成果转化的打算，因为“我是大学教师，相对于科研，我最重要的工作是培养人，我要花大量的时间投入教学、指导学生。”钱小石更希望的是，他能培养出真正有能力跨界的学生。

钱小石（左一）和学生一起展示高分子电卡薄膜，这也是登上《自然》的成果之一。

不论是产业界还是学术界，真正的创新很大程度上需要“跨界”，钱小石在研究电卡效应时，不仅要解决物理问题，还要解决化学问题、材料问题、工程问题，还要和潜在投资人交流。“现实中，没有哪个问题是只对应着某个学科，且新型技术的研发没有前人的成果可借鉴，不得不逼自己跨界创新。希望我培养的学生和我一样，打破学科边界的束缚，在各个行业里都能够摸爬滚打，这样他们做什么事都不会怵，干得了科研，开得了公司”。

在钱小石看来，培养跨界创新能力之所以重要，是因为，这也是国家未来发展之亟需。“现在我们要解决的‘卡脖子’问题，它们当然很难，但因为知道有人做出来过，所以还是‘心里有底’的。当有一天，没有人可以对我们‘卡脖子’的时候，我们是不是知道自己该往哪里走？这将对人的眼界、勇气、坚韧、耐心都带来很大考验，这也许是我们的下一代人会面对的局面。”也正因此，钱小石常对学生们说，“科研工作者是和老天爷较劲的人。老天爷把很多科学规律都藏了起来，而我们就是要找到这些科学规律、找到未来发展方向的人。”