以科研为钥 打开产业发展之门

　　文／钱 云

　　一名科学家的内心世界应该是怎样的？在哈尔滨工业大学郑州研究院研究员曹文鑫看来，科学家应该有两颗“心”：一颗皓首穷经，立志从微观层面深入探究世界原理的基础科研之心；一颗将科研理论转化为有形产能的实践之心。

　　多年来，曹文鑫坚持从事高导热复合材料、航空透明件再制造的相关研究，现任哈尔滨工业大学郑州研究院红外薄膜与晶体研究所副所长，并在该领域取得了一系列重要成果。与此同时，他还致力于将学术与实践经验进行凝练，传授给学生，为国家源源不断地培养新一代科研人才。无论是科研还是教学，他所追求的唯有四个字—— 科研报国。

　　科研筑梦

　　于曹文鑫而言，若将科研视为一片浩瀚星空，那这片星空间必然存在众多报国之门，而他选择的那扇门为高导热复合材料，以及航空透明件再制造。

　　近年来，电子元器件向着高功率化的方向迅猛发展，推动了航空、汽车、医疗、家用电器等各行各业的繁荣。然而，热流密度的增大也成为电子元器件“热死机”的重要导火索，严重影响装备的正常使用，开发高导热热管理材料是目前电子封装行业材料领域最迫切的需求。

　　材料领域的难题远不止一项，除导热复合材料外，透明件也成为多年来材料领域亟待解决的重要难题。具体到飞行器领域，若透明件在服役过程中受损，将会造成其结构和功能的双重破坏。因此，能否实现快速再制造，将直接影响装备的战斗力。

　　这些“卡脖子”问题威胁着设备当下的使用安全，也桎梏着诸多产业在未来的发展。

　　曹文鑫站在产研上游，结合世界前沿科技，带领团队开展了金刚石热管理材料、航空透明件再制造研究。曹文鑫解释道，金刚石及金属基复合材料在散热效果及轻量化方面具有无可比拟的优势，但目前其性能与理论存在差距，并且异构成型一直是困扰行业发展的世界性难题。

　　针对这一难题，曹文鑫率先开展了金刚石增强金属基复合材料制备研究，初步解决了金刚石金属基复合材料高精度异构加工难题，以第一作者 通讯身份在ACS Nano、Advanced Functional Materials、Additive Manufacturing、Chemical Engineering Journal、Journal of Colloid and InterfaceScience、ACS Applied Materials & Interfaces、Small、Ceramics International 等国际著名期刊发文30 余篇，授权专利30 余项，为我国电子器件高热流密度散热提供重要保障。相关成果加速了产业化进程。

　　此外，金刚石在导热复合材料中的有效应用一直是行业难点。基于此，曹文鑫开展了以金刚石为导热体，金刚石热界面复合材料的研究。通过材料体系设计，实现了多尺度导热通路构建，突破了高分子本征热导率低的限制，打破传统材料高热导低填量不能协同实现的科学矛盾。

　　值得一提的是，该研究成果的系列性导热垫、导热膜成果在华为、中国电科27 所、中国电科20 所、中国电科55 所多产品中试用，取得了显著的经济及社会效益。

　　面向航空透明件方向，曹文鑫从航空透明件受损评判－检测－维修－自修复全套维修技术角度开展研究，实现了透明件原品质“机构+ 功能”一体化修复，推进飞行器透明件维修战场抢修的重大技术变革。

　　相关技术成熟可靠，成功应用于多型号飞行器透明件维修，填补了我国该领域空白，助力我国跻身世界一流航空飞行器维修技术行列。

　　曹文鑫深知，科研是报国的基础，产业落地是报国的途径。为将产研结合，他依托河南金刚石超硬材料产业集群优势，联合团队成立了河南碳真芯材科技有限公司。坚持“创新破局”的研发理念，以金刚石电学、热学功能化研究为特色，推动超硬材料从结构性应用向功能性应用转变。

　　以公司为平台，他推出了以单晶金刚石（200W/mK）、多晶金刚石（1200W/mK）、金刚石铜（800W/mK）、金刚石铝（500W/mK）、金刚石树脂热界面材料（12W/mK）、超薄（100μm）隔热气凝胶为代表的热导率从0.01 到10 到1000 到2000 的系列性热管理材料。目前公司估值6 亿元并完成天使轮融资，已为华为、英特尔、戴尔、航天科技、中国电科等多家国内外主板上市标志性客户累计批量供货，获得巨大的经济效益，预计2025 年产值将超千万。

　　传承火种一名追求卓越、以科研报国为奋斗目标的科研学者，往往不满足于眼下的成绩，而是擅长着眼未来，以更长远的目光为国家储备更多科研人才。

　　因此，尽管近三年来，曹文鑫前后主持了国家自然科学基金、省重点研发计划、博士后科学基金特别资助和各类国防军工类项目30 余项，并获得了包含国防科学技术进步奖一等奖等在内的诸多奖项，但科研光环遍身的他，依旧十分注重对学生科研能力的培养。

　　他以实践、创新、就业、创业等综合能力为教育重点，注重培养理论创新与产业实践能力兼具的学生。以产教融合的教育理念为指导，开展了黑龙江省高等教育教学改革重点项目“航空航天特色高校创新创业人才校企协同培养研究”，力争探索出科学研究和企业参与的创新创业教育新模式。

　　在具体教学实践中，他曾作为第一指导教师，指导团队完成了以《热界突破——金刚石铜超级导热导热电子封装材料》为主题的项目，展现产教融合，斩获了第九届“互联网+”全国大学生创新创业大赛全国银奖及黑龙江省金奖。

　　多年的教学生涯，他培养出众多创新能力优异的人才。曾指导本科生参与第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛并获银奖，也曾指导博士获得了2023 年“龙城英才计划”东北邀请赛哈尔滨站一等奖。

　　“纤纤不绝林薄成，涓涓不止江河生”。曹文鑫深知，无论是当下还是未来，科研领域都不乏各种“卡脖子”难题。而这些难题的突破，需要一代又一代科研人员前仆后继地探索。而他，愿意落点于当下，着眼于未来，穷尽毕生精力，探寻纳米复合材料领域难题的破解之法。与此同时，他将继续探索并尝试更多教育之法，以培养出一批又一批热爱科研、创新能力优异的人才，与更多人一同书写科研报国的故事。

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