文／錢 云

　　一名科學(xué)家的內(nèi)心世界應(yīng)該是怎樣的？在哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄭州研究院研究員曹文鑫看來，科學(xué)家應(yīng)該有兩顆“心”：一顆皓首窮經(jīng)，立志從微觀層面深入探究世界原理的基礎(chǔ)科研之心；一顆將科研理論轉(zhuǎn)化為有形產(chǎn)能的實踐之心。

　　多年來，曹文鑫堅持從事高導(dǎo)熱復(fù)合材料、航空透明件再制造的相關(guān)研究，現(xiàn)任哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄭州研究院紅外薄膜與晶體研究所副所長，并在該領(lǐng)域取得了一系列重要成果。與此同時，他還致力于將學(xué)術(shù)與實踐經(jīng)驗進行凝練，傳授給學(xué)生，為國家源源不斷地培養(yǎng)新一代科研人才。無論是科研還是教學(xué)，他所追求的唯有四個字—— 科研報國。

　　科研筑夢

　　于曹文鑫而言，若將科研視為一片浩瀚星空，那這片星空間必然存在眾多報國之門，而他選擇的那扇門為高導(dǎo)熱復(fù)合材料，以及航空透明件再制造。

　　近年來，電子元器件向著高功率化的方向迅猛發(fā)展，推動了航空、汽車、醫(yī)療、家用電器等各行各業(yè)的繁榮。然而，熱流密度的增大也成為電子元器件“熱死機”的重要導(dǎo)火索，嚴重影響裝備的正常使用，開發(fā)高導(dǎo)熱熱管理材料是目前電子封裝行業(yè)材料領(lǐng)域最迫切的需求。

　　材料領(lǐng)域的難題遠不止一項，除導(dǎo)熱復(fù)合材料外，透明件也成為多年來材料領(lǐng)域亟待解決的重要難題。具體到飛行器領(lǐng)域，若透明件在服役過程中受損，將會造成其結(jié)構(gòu)和功能的雙重破壞。因此，能否實現(xiàn)快速再制造，將直接影響裝備的戰(zhàn)斗力。

　　這些“卡脖子”問題威脅著設(shè)備當(dāng)下的使用安全，也桎梏著諸多產(chǎn)業(yè)在未來的發(fā)展。

　　曹文鑫站在產(chǎn)研上游，結(jié)合世界前沿科技，帶領(lǐng)團隊開展了金剛石熱管理材料、航空透明件再制造研究。曹文鑫解釋道，金剛石及金屬基復(fù)合材料在散熱效果及輕量化方面具有無可比擬的優(yōu)勢，但目前其性能與理論存在差距，并且異構(gòu)成型一直是困擾行業(yè)發(fā)展的世界性難題。

　　針對這一難題，曹文鑫率先開展了金剛石增強金屬基復(fù)合材料制備研究，初步解決了金剛石金屬基復(fù)合材料高精度異構(gòu)加工難題，以第一作者 通訊身份在ACS Nano、Advanced Functional Materials、Additive Manufacturing、Chemical Engineering Journal、Journal of Colloid and InterfaceScience、ACS Applied Materials & Interfaces、Small、Ceramics International 等國際著名期刊發(fā)文30 余篇，授權(quán)專利30 余項，為我國電子器件高熱流密度散熱提供重要保障。相關(guān)成果加速了產(chǎn)業(yè)化進程。

　　此外，金剛石在導(dǎo)熱復(fù)合材料中的有效應(yīng)用一直是行業(yè)難點?；诖?，曹文鑫開展了以金剛石為導(dǎo)熱體，金剛石熱界面復(fù)合材料的研究。通過材料體系設(shè)計，實現(xiàn)了多尺度導(dǎo)熱通路構(gòu)建，突破了高分子本征熱導(dǎo)率低的限制，打破傳統(tǒng)材料高熱導(dǎo)低填量不能協(xié)同實現(xiàn)的科學(xué)矛盾。

　　值得一提的是，該研究成果的系列性導(dǎo)熱墊、導(dǎo)熱膜成果在華為、中國電科27 所、中國電科20 所、中國電科55 所多產(chǎn)品中試用，取得了顯著的經(jīng)濟及社會效益。

　　面向航空透明件方向，曹文鑫從航空透明件受損評判－檢測－維修－自修復(fù)全套維修技術(shù)角度開展研究，實現(xiàn)了透明件原品質(zhì)“機構(gòu)+ 功能”一體化修復(fù)，推進飛行器透明件維修戰(zhàn)場搶修的重大技術(shù)變革。

　　相關(guān)技術(shù)成熟可靠，成功應(yīng)用于多型號飛行器透明件維修，填補了我國該領(lǐng)域空白，助力我國躋身世界一流航空飛行器維修技術(shù)行列。

　　曹文鑫深知，科研是報國的基礎(chǔ)，產(chǎn)業(yè)落地是報國的途徑。為將產(chǎn)研結(jié)合，他依托河南金剛石超硬材料產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢，聯(lián)合團隊成立了河南碳真芯材科技有限公司。堅持“創(chuàng)新破局”的研發(fā)理念，以金剛石電學(xué)、熱學(xué)功能化研究為特色，推動超硬材料從結(jié)構(gòu)性應(yīng)用向功能性應(yīng)用轉(zhuǎn)變。

　　以公司為平臺，他推出了以單晶金剛石（200W/mK）、多晶金剛石（1200W/mK）、金剛石銅（800W/mK）、金剛石鋁（500W/mK）、金剛石樹脂熱界面材料（12W/mK）、超薄（100μm）隔熱氣凝膠為代表的熱導(dǎo)率從0.01 到10 到1000 到2000 的系列性熱管理材料。目前公司估值6 億元并完成天使輪融資，已為華為、英特爾、戴爾、航天科技、中國電科等多家國內(nèi)外主板上市標(biāo)志性客戶累計批量供貨，獲得巨大的經(jīng)濟效益，預(yù)計2025 年產(chǎn)值將超千萬。

　　傳承火種一名追求卓越、以科研報國為奮斗目標(biāo)的科研學(xué)者，往往不滿足于眼下的成績，而是擅長著眼未來，以更長遠的目光為國家儲備更多科研人才。

　　因此，盡管近三年來，曹文鑫前后主持了國家自然科學(xué)基金、省重點研發(fā)計劃、博士后科學(xué)基金特別資助和各類國防軍工類項目30 余項，并獲得了包含國防科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎等在內(nèi)的諸多獎項，但科研光環(huán)遍身的他，依舊十分注重對學(xué)生科研能力的培養(yǎng)。

　　他以實踐、創(chuàng)新、就業(yè)、創(chuàng)業(yè)等綜合能力為教育重點，注重培養(yǎng)理論創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)實踐能力兼具的學(xué)生。以產(chǎn)教融合的教育理念為指導(dǎo)，開展了黑龍江省高等教育教學(xué)改革重點項目“航空航天特色高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才校企協(xié)同培養(yǎng)研究”，力爭探索出科學(xué)研究和企業(yè)參與的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育新模式。

　　在具體教學(xué)實踐中，他曾作為第一指導(dǎo)教師，指導(dǎo)團隊完成了以《熱界突破——金剛石銅超級導(dǎo)熱導(dǎo)熱電子封裝材料》為主題的項目，展現(xiàn)產(chǎn)教融合，斬獲了第九屆“互聯(lián)網(wǎng)+”全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國銀獎及黑龍江省金獎。

　　多年的教學(xué)生涯，他培養(yǎng)出眾多創(chuàng)新能力優(yōu)異的人才。曾指導(dǎo)本科生參與第十八屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽并獲銀獎，也曾指導(dǎo)博士獲得了2023 年“龍城英才計劃”東北邀請賽哈爾濱站一等獎。

　　“纖纖不絕林薄成，涓涓不止江河生”。曹文鑫深知，無論是當(dāng)下還是未來，科研領(lǐng)域都不乏各種“卡脖子”難題。而這些難題的突破，需要一代又一代科研人員前仆后繼地探索。而他，愿意落點于當(dāng)下，著眼于未來，窮盡畢生精力，探尋納米復(fù)合材料領(lǐng)域難題的破解之法。與此同時，他將繼續(xù)探索并嘗試更多教育之法，以培養(yǎng)出一批又一批熱愛科研、創(chuàng)新能力優(yōu)異的人才，與更多人一同書寫科研報國的故事。

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