改變世界的好奇心

曹之胤教授的求學(xué)經(jīng)歷，是一場不斷探索與突破邊界的旅程。他的科研之路始于香港科技大學(xué)的機(jī)械工程系。大學(xué)畢業(yè)時(shí)，曹之胤一度在機(jī)械制造領(lǐng)域?qū)ふ已芯糠较颍瑓s在導(dǎo)師趙汝恒教授的啟發(fā)下，逐漸轉(zhuǎn)向環(huán)境工程與材料科學(xué)的交叉領(lǐng)域。

▲曹之胤

2010年，曹之胤在碩士階段開始接觸到吸附式制冷系統(tǒng)——一種利用吸附劑與吸附質(zhì)的物理反應(yīng)實(shí)現(xiàn)制冷的技術(shù)。這項(xiàng)研究在當(dāng)時(shí)的香港還是一片“無人區(qū)”。師徒二人開始共同摸索，在一張白紙上繪制藍(lán)圖。

這是一個(gè)熱愛技術(shù)的年輕人，渴望迅速投身于時(shí)代浪潮之中，去實(shí)現(xiàn)改變世界的夢想。此后4年，曹之胤在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，經(jīng)過了數(shù)不清的不眠之夜，深入研究吸附劑的性能優(yōu)化，以及整個(gè)系統(tǒng)的傳熱傳質(zhì)問題，在這樣一個(gè)國內(nèi)外鮮有人涉足的領(lǐng)域苦苦摸索，為后續(xù)的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

博士期間，曹之胤的研究領(lǐng)域進(jìn)一步拓展，他從對吸附劑的研究，轉(zhuǎn)向?qū)φ麄€(gè)吸附式制冷系統(tǒng)的優(yōu)化，包括流體力學(xué)及吸附質(zhì)在系統(tǒng)中的傳熱傳質(zhì)問題。這讓他對制冷技術(shù)有了更為全面和深入的理解。

2014年，曹之胤前往美國加州大學(xué)伯克利分校進(jìn)行訪學(xué)，這次經(jīng)歷成為他科研生涯的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在那里，他第一次接觸到了輻射制冷技術(shù)——在伯克利分校導(dǎo)師克里斯·戴姆斯（Chris Dames） 的引導(dǎo)下，他閱讀了一篇由斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《自然》（Nature）上的關(guān)于日間輻射制冷的論文。那種無需電力、僅靠材料光學(xué)特性實(shí)現(xiàn)降溫的“黑科技”令他興奮得徹夜難眠。

曹之胤對于這一前沿技術(shù)充滿了好奇心，他第一時(shí)間聯(lián)系了該論文通訊作者團(tuán)隊(duì)中的一位博士后研究員，有機(jī)會(huì)向國際學(xué)者和行業(yè)專家求教探討，這如同為曹之胤的科研世界打開了一扇全新的大門。

彼時(shí)，全球氣候變暖加劇，城市熱島效應(yīng)等問題越發(fā)嚴(yán)重。建筑行業(yè)能耗巨大，尤其是空調(diào)系統(tǒng)在制冷過程中消耗大量電力，加劇能源危機(jī)與碳排放。就以香港為例，超過90%的電力被建筑物消耗，其中30%屬于空調(diào)耗能。曹之胤敏銳地捕捉到這一社會(huì)痛點(diǎn)，決心從源頭尋找解決方案，探索如何通過創(chuàng)新材料與技術(shù)，降低建筑制冷能耗，讓建筑在保持舒適溫度的同時(shí)，減少對傳統(tǒng)能源的依賴。

輻射制冷技術(shù)無需壓縮機(jī)和傳統(tǒng)制冷劑，僅通過材料自身的光譜選擇性實(shí)現(xiàn)制冷，這種綠色環(huán)保、零耗能的制冷方式深深吸引了他?！皞鹘y(tǒng)制冷技術(shù)依賴壓縮機(jī)和制冷劑，而輻射制冷完全不需要外部電源，即便和我之前探索的吸附式制冷系統(tǒng)相比，它也更加前沿和節(jié)能。”這讓曹之胤內(nèi)心決定轉(zhuǎn)變研究方向，邁出走向科研新征程的第一步。

十萬次實(shí)驗(yàn)的背后

輻射制冷技術(shù)雖前景廣闊，但研發(fā)之路卻充滿艱辛。進(jìn)行這種探索性的研究，就像是在黑夜當(dāng)中徒步摸索。大家面前是一片迷霧曠野，不知道研究方向是否正確，不知道要花費(fèi)多少時(shí)間，甚至不知道最后能不能做得出來，科技工作者只能不斷嘗試。

曹之胤骨子里是一個(gè)永遠(yuǎn)追求領(lǐng)先一步的人，時(shí)刻激勵(lì)著自己要走在國際前沿，做引領(lǐng)性的研究。2015年，他成為在香港地區(qū)率先走進(jìn)輻射制冷技術(shù)領(lǐng)域的開拓者和探路人。然而，這個(gè)探路人并不好當(dāng)，最初的3年里，曹之胤始終懷揣著一種挫敗感。他沒有料到，在香港——自己的科研大本營，竟然會(huì)出師不利。在香港悶熱潮濕的亞熱帶季風(fēng)氣候條件下，很難實(shí)現(xiàn)全年輻射制冷的效果，只能在比較干燥的時(shí)候——比如10月、11月，可以成功做到日間輻射制冷。

這顯然達(dá)不到曹之胤的目標(biāo)，但是他并沒有因此氣餒。曹之胤深知，要想在這一領(lǐng)域取得突破，必須攻克諸多技術(shù)難題。2018年，他入職香港城市大學(xué)。這所在材料科學(xué)領(lǐng)域?qū)嵙π酆竦母咝＝o了曹之胤極大的支持，他也開始招兵買馬組建團(tuán)隊(duì)，正式向輻射制冷的科研高峰發(fā)起全面沖擊。

曹之胤在研究中發(fā)現(xiàn)，輻射制冷效果的好壞，取決于材料表面的兩個(gè)光學(xué)性能——太陽光波段的反射率和中紅外波段的放射率。太陽光波段反射率決定了材料阻絕太陽光熱吸收的能力，而中紅外波段放射率則決定了材料透過大氣層向外太空輻射散熱的能力。針對香港潮濕的氣候條件下傳統(tǒng)的輻射制冷材料在濕度較高的環(huán)境中效果不佳的情況。曹之胤帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和分析，反復(fù)演算、反復(fù)調(diào)整方案，得出結(jié)論：材料必須在8～13微米波段的“大氣窗口”高效散熱，同時(shí)屏蔽其他波段的干擾，才能在如此潮濕環(huán)境中奏效。

為了解決這個(gè)世界級的難題，曹之胤團(tuán)隊(duì)繼續(xù)深入研究，不斷優(yōu)化材料性能。為了制備出具有高太陽光反射率和中紅外放射率的材料，他們付出了巨大的努力。他們從大自然中汲取靈感，發(fā)現(xiàn)褐白金龜（Cyphochilus）這種超白昆蟲的身體覆蓋著微小多孔的絨毛，賦予它卓越的可見光反射性能。受此啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)利用散射理論模型，進(jìn)一步優(yōu)化多級多孔結(jié)構(gòu)，并通過相變和高溫?zé)Y(jié)的工藝方法，成功制備出一種氧化鋁陶瓷材料——輻射制冷陶瓷。

在制備過程中，篩選合適的納米顆粒是關(guān)鍵一步，也是最具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)。納米顆粒種類繁多、參數(shù)復(fù)雜，為了找到最佳組合，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了超過十萬次混合實(shí)驗(yàn)。每一次實(shí)驗(yàn)，都需要精心控制各種參數(shù)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析總結(jié)。這個(gè)過程漫長而枯燥，但曹之胤和他的團(tuán)隊(duì)相互鼓勵(lì)，從未放棄。

最終經(jīng)過無數(shù)個(gè)日夜的努力，團(tuán)隊(duì)終于取得了重大突破。他們制備的輻射制冷陶瓷表現(xiàn)出99.6%的太陽光反射率，突破了當(dāng)時(shí)輻射制冷領(lǐng)域的紀(jì)錄，同時(shí)具備96.5%的高中紅外放射率。這一成果不僅在光學(xué)性能上走在輻射制冷領(lǐng)域前沿，更為建筑節(jié)能帶來了新的契機(jī)。

2023年，這項(xiàng)成果登上《科學(xué)》（Science）雜志，被業(yè)內(nèi)專家評價(jià)為“不僅突破了傳統(tǒng)輻射制冷材料的光學(xué)極限，更為全球建筑節(jié)能提供了革命性解決方案?！?/p>

走出實(shí)驗(yàn)室

“我們不是為了發(fā)表論文做科研，是為了解決問題而存在?！笨蒲谐晒膬r(jià)值，不僅體現(xiàn)在學(xué)術(shù)論文的發(fā)表和學(xué)術(shù)獎(jiǎng)項(xiàng)的獲得，更在于其能否轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，為社會(huì)帶來實(shí)實(shí)在在的效益。曹之胤深知這一點(diǎn)，所以，他與自己的第一位博士生朱毅豪共同創(chuàng)辦了創(chuàng)冷科技有限公司（i2Cool），將無電制冷技術(shù)推向市場，讓更多人受益于這一綠色環(huán)保的科技成果。

“我們可以在實(shí)驗(yàn)室里可控的環(huán)境下，將輻射制冷的產(chǎn)品性能做到天花板，但是一旦要把它放到市場上讓不同的人去接受和認(rèn)可我們的產(chǎn)品，這是一個(gè)很漫長的過程?！辈苤非宄胱屖袌鼋邮苓@一新技術(shù)，必須解決成本和實(shí)用性問題。

在科研過程中，最初的制冷材料成本高昂，一個(gè)直徑20厘米的樣品成本就高達(dá)20萬元港幣，這顯然無法滿足市場需求。為了降低成本，團(tuán)隊(duì)對材料進(jìn)行了優(yōu)化，通過選擇不同的原材料和改進(jìn)工藝，成功將成本降到一平方米100元港幣的同時(shí)還能保證產(chǎn)品性能。

除了成本問題，產(chǎn)品的實(shí)用性也是關(guān)鍵。不同地區(qū)的客戶對產(chǎn)品的需求和關(guān)注點(diǎn)各不相同。例如，在建筑領(lǐng)域，南方地區(qū)更關(guān)注涂料的隔熱性能和降溫效果，而北方地區(qū)則更注重保溫需求。針對不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)和客戶需求，團(tuán)隊(duì)對產(chǎn)品進(jìn)行了針對性優(yōu)化，推出了不同性能的產(chǎn)品系列，以滿足市場的多樣化需求。

市場推廣同樣充滿坎坷。在香港推廣初期，許多建筑商對這項(xiàng)新技術(shù)持懷疑態(tài)度。在這種情況下，香港特區(qū)政府成為創(chuàng)冷科技的第一個(gè)客戶，在香港機(jī)電工程署和土木工程拓展署的幫助下，無電制冷涂層的第一個(gè)案例在東涌的創(chuàng)新中心成功落地。在家樂坊商場，當(dāng)頂樓涂上無電制冷涂層后，實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，商場天臺表面溫度降低了30.3℃。經(jīng)過換算，在夏天最熱的2個(gè)月里，每1平方米無電制冷涂層可為空調(diào)節(jié)省約585度電，減少了42%的空調(diào)能耗。數(shù)據(jù)出來后，訂單開始源源不斷。

如今，在政府和企業(yè)的支持下，創(chuàng)冷科技的產(chǎn)品涵蓋無電制冷涂層、窗膜、紡織品、卷材、車膜、瓷磚等多個(gè)領(lǐng)域，為綠色建筑、工業(yè)應(yīng)用、日常防護(hù)等不同場景提供高效、創(chuàng)新的節(jié)能降溫方案，逐步構(gòu)建起“香港研發(fā)、深圳轉(zhuǎn)化、灣區(qū)制造、全球熱賣”的獨(dú)特模式。公司的無電制冷解決方案已在全球近30個(gè)國家和地區(qū)超250個(gè)項(xiàng)目成功落地，累計(jì)覆蓋面積超過64萬平方米，節(jié)省能源近1200萬千瓦時(shí)，減碳達(dá)數(shù)千萬公斤，相當(dāng)于為地球種植了超60萬棵樹。

科技向善，科技向前

曹之胤身上有著多重標(biāo)簽。他不僅是一位科學(xué)家，還是一位企業(yè)家。在科研與商業(yè)的雙重角色中，他努力尋找平衡，既推動(dòng)著科技的進(jìn)步，又引領(lǐng)著企業(yè)的發(fā)展。

▲研發(fā)團(tuán)隊(duì)核心成員

同時(shí)，曹之胤也深刻認(rèn)識到科學(xué)家和企業(yè)家所肩負(fù)的社會(huì)責(zé)任。他希望通過科研和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，推動(dòng)綠色科技的應(yīng)用和推廣，為解決全球能源與環(huán)境問題貢獻(xiàn)力量。曹之胤帶領(lǐng)創(chuàng)冷科技持續(xù)參與公益降溫項(xiàng)目，與多個(gè)社區(qū)組織開展合作，推動(dòng)無電制冷技術(shù)走入劏房住宅、非營利空間等民生場所，改善極端天氣中的居住體驗(yàn)，減輕能源負(fù)擔(dān)。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后在廣東、四川、新疆、香港等地開展無電制冷降溫實(shí)踐，支持老年助餐食堂、山區(qū)小學(xué)、社區(qū)非營利文化活動(dòng)空間等場所的可持續(xù)運(yùn)作。2025年，成果更拓展至馬來西亞，在當(dāng)?shù)厝A人的協(xié)力下落地首個(gè)海外校園項(xiàng)目，推動(dòng)科技向善和技術(shù)普惠，讓“技術(shù)真正抵達(dá)最需要的地方”。

3年時(shí)間，曹之胤擁有了一個(gè)30多人的研究團(tuán)隊(duì)和80多人的初創(chuàng)公司。學(xué)生們自然也成為他重要的“合作者”。曹之胤對學(xué)生們在科研上既嚴(yán)格，又包容。他的“嚴(yán)格”是為了能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，只有獨(dú)立思考，不隨波逐流，才能培養(yǎng)創(chuàng)新能力；他的“包容”則表現(xiàn)在充分釋放每個(gè)人的個(gè)性，發(fā)揮每個(gè)人的優(yōu)勢，寬容失敗，因材施教，然后通過團(tuán)結(jié)協(xié)作，為一個(gè)更大的、一致的理想和目標(biāo)而努力。“他們不僅是我的學(xué)生?！辈苤氛f，“更是一起并肩穿越科研無人區(qū)的戰(zhàn)友?！?/p>

公司創(chuàng)立3年來，創(chuàng)冷科技已獲4輪融資，其中不乏國宏嘉信私募機(jī)構(gòu)創(chuàng)始人冼漢迪，紅杉中國沈南鵬在大灣區(qū)的Hong Kong X基金，大疆教父李澤湘教授的清水灣基金等重量級投資機(jī)構(gòu)與人物。

2024年，“新一代輻射制冷全方位解決方案”成為首批獲得香港特區(qū)政府“產(chǎn)學(xué)研1+計(jì)劃”（RAISe+）支持的項(xiàng)目之一；2025年，創(chuàng)冷科技參與的國際合作項(xiàng)目“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)可持續(xù)未來：先導(dǎo)計(jì)劃（FIRST）”，獲得聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）認(rèn)可，入選“聯(lián)合國科學(xué)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展國際十年（2024—2033）”首輪全球行動(dòng)計(jì)劃。

政府的支持、資本的追逐、業(yè)界的認(rèn)可，以及各項(xiàng)榮譽(yù)的加持，在光環(huán)之下的曹之胤和他的創(chuàng)冷科技，卻始終保持著冷靜的心態(tài)?！拔覀兘?jīng)常會(huì)互相提醒，千萬不要忘了我們的初心！”這群年輕人希望通過自己的努力，讓更多的人了解和認(rèn)可輻射制冷技術(shù)，讓這一綠色環(huán)保的科技成果惠及全球。

科技向善，科技向前。“科學(xué)家的終極使命，是讓技術(shù)真正服務(wù)于人?！辈苤烦＿@樣告誡團(tuán)隊(duì)。當(dāng)顧客在迪拜購物中心感受清涼，學(xué)生在新疆的教室里安心學(xué)習(xí)，駕駛員在電動(dòng)車上享受更長的續(xù)航里程時(shí)，或許不會(huì)想到，這些改變都源于一位中國科學(xué)家對自然靈感的捕捉，對技術(shù)極限的挑戰(zhàn)，以及對人類命運(yùn)的深切關(guān)懷。在這場對抗氣候變暖的持久戰(zhàn)中，曹之胤和他的團(tuán)隊(duì)正用智慧之光，照亮一個(gè)更加綠色、可持續(xù)的未來。

專家簡介

曹之胤，現(xiàn)任香港城市大學(xué)能源及環(huán)境學(xué)院副院長（國際事務(wù)及拓展）及副教授。研究領(lǐng)域涵蓋熱傳遞、能量轉(zhuǎn)換及工程材料，專注于將技術(shù)廣泛適配于綠色建筑、工業(yè)節(jié)能、汽車降溫及日常防護(hù)等多元場景。迄今在《科學(xué)》《自然·永續(xù)性》《科學(xué)進(jìn)展》《自然·通訊》《先進(jìn)科學(xué)》《美國化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》《先進(jìn)材料》等國際頂尖期刊發(fā)表超過110篇學(xué)術(shù)論文。他已連續(xù)5年入選全球機(jī)械工程學(xué)領(lǐng)域被引用次數(shù)最多的前2%科學(xué)家名單，并于最近成功獲批2025年度國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（B類）(原國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目)。創(chuàng)立創(chuàng)冷科技有限公司成功將被動(dòng)輻射制冷技術(shù)推向產(chǎn)業(yè)化。他專注培育年輕科研人才，多位學(xué)生在其指導(dǎo)下于學(xué)術(shù)界及政府部門擔(dān)任要職。

?