2025学术之星杜飞宏:学无止境,气有浩然

2026.04.23 74

 

 

上海交通大学研究生“学术之星”评选活动作为交大研究生最高水平的学术评选活动,旨在深入贯彻落实全国教育大会精神,选树品学兼优的交大研究生典型,发挥朋辈引领作用。

 

在“学在交大”的氛围中,他们以探索回应未知,以创新推动前沿。本期专访,让我们一起走近这位“学术之星”,聆听他的科研故事。

 

 

 

 

人物介绍

       杜飞宏,机械与动力工程学院博士研究生,师从钱小石教授。杜飞宏在博士期间立足国家重大战略需求,在变革性固态制冷交叉科学方向砥砺探索。现已以第一/通讯作者在Nature、Joule等顶尖期刊发表论文4篇;受邀在IEEEISE20等国际知名会议做邀请报告,同时他所负责的创新项目获中国国际大学生创新大赛国赛金奖;科研成果获评Chip中国年度芯片科学十大进展;学术报告获评获首届“交·创”全国高层次博士生学术论坛特等奖。个人获博士生国家奖学金、第十届上海交通大学“学术之星”等荣誉。

 

 

人物专访

请简单介绍一下您的研究方向。

我的研究聚焦于“电卡制冷”————一种利用电场驱动材料温度变化来实现制冷的固态制冷技术。你可以把它想象成:将一块通着电的特殊陶瓷或塑料的电断开它就会变冷;通电后与环境换热又恢复常温,通过循环这一过程从而把热量“搬运”出去。和传统冰箱用压缩机+氟利昂不同,电卡制冷无工质、低噪音、响应快,被认为是下一代绿色制冷的重要方向。我主要解决的问题是:如何让这类材料在更低电压下产生更强的制冷效果,同时更耐用、更易量产

 

电卡制冷元件(陶瓷多层电容器)

在您看来,您的研究方向目前在学术界处于怎样的发展阶段?背后的理论基础以及近年来的前沿进展有哪些值得关注的内容?

电卡制冷目前处于从基础突破走向工程验证的关键窗口期理论基础源于铁电物理和热力学,但过去十年因材料性能不足进展缓慢。近年来,高熵设计、纳米复合、界面工程等新策略兴起,近年Nature、Science连续发表多篇突破性工作,标志着该领域正从“能不能做”转向“怎么做实用”。尤其在芯片冷却、可穿戴设备等高附加值场景,产业关注度快速上升。

您是如何确定这个选题方向的呢?有什么关于选题的经验分享吗?

我在本科阶段就通过通识课意识到传统制冷存在高碳排、难以小型化的问题,研究生阶段就选择了这一方向。博士选题时,导师的研究背景也基于“国家急需零碳热管理技术”的大背景,而电卡制冷方向既有科学深度又有应用潜力。我查阅文献发现,材料性能瓶颈是最大障碍,而这正是我可以发力的地方————于是决定深耕下去。

 

 

科研经历分享

 

回顾您的科研之路,您觉得可以大致分为几个阶段呢?您能分别描述一下每个阶段的主要特点和标志性事件吗?

大致分为三阶段:

启蒙阶段(本科-硕士一年级):参与导师课题,学会基本实验技能,对能源材料产生兴趣;

厚积薄发阶段(硕士二年级-博士一年级):系统学习铁电理论、材料表征方法,反复失败后提出“极化高熵”设想;

成果高产阶段(博士二年级至今):Nature、Joule等成果集中产出,并完成原型系统开发。

在启蒙阶段,是什么激发了您对科研的兴趣,让您决定踏上这条道路的呢?

第一次亲手合成出具有介电响应的陶瓷样品。当屏幕上出现预期的极化回线时,那种“从0到1”的创造感让我震撼。那一刻我意识到:科研不是课本上的公式,而是改变世界的工具。

在厚积薄发阶段,您是如何积累知识、提升科研能力的?过程中遇到了什么困难,又是怎么克服的?

在这个阶段我基本遵循“三读一写”计划:每天精读1篇顶刊论文、泛读3篇相关文献、重读1篇经典理论文章,每周写1篇读书笔记。同时主动承担课题组XRD、SEM等设备操作,半年内成为实验室“表征能手”。

 

遇到的最大困难是极化高熵陶瓷性能难以预测,并和合成方法细节高度关联————我们反复尝试了成百上千种不同组分并不断优化合成制备细节。最终通过引入助烧剂并用两步烧结法,在1380℃保温后快速降温,成功获得优良性能的致密样品。坚持记录每一次失败,是突破的前提。

 

在实验室制备样品

在成果高产阶段,您认为是哪些因素促使您能够取得众多科研成果的呢?

一是问题聚焦:始终围绕“低场高效”这一核心痛点;二是交叉协作:与计算材料、理论物理团队合作,弥补单一视角局限;三是节奏管理:采用“冲刺-休整”循环,避免burnout。更重要的是,把每一篇论文当作解决一个真实问题的方案,而非指标任务

能否请您向学弟学妹们分享一些投稿顶尖期刊过程中的经验或者心路历程?

投Nature时,我们被拒稿两次。第一次审稿人说“性能测试方法不够严谨”,我们系统地补充了三种新测试体系交叉验证,并附上全部测试方法记录和原始数据,我们还提出原位校准的方法以排除不同测试方法的差异;第二次质疑“性能相对领域现状不够突出”,我们旁征博引,在同样工况下直接对比绝对性能,并提出面向实际应用的综合材料指标。第三次终于接收。我的体会是:顶刊拒稿不是终点,而是升级邀请函。关键是要听懂审稿人真正关心的问题,并用数据回应。

在您的科研历程中,有没有一些特别值得分享或让您难忘的经历呢?

最难忘的是“极化高熵”机制的验证过程。最初只是理论猜想,我们合成了一批又一批多组元陶瓷,但介电性能杂乱无章。连续三个月数据不理想,团队几乎放弃。直到坚持迭代实验的某天深夜,我突然发现一个多位点同时取代的样品在电场下出现异常性能增大————回溯原子分辨显微表征图像,发现其极化微元极度混乱,“极化熵”很大。那一刻我意识到:通过合适的掺入多种组元,高熵不仅没破坏性能,反而“驯服”了极化!后续实验进一步证实了这一机制,最终登上Nature。

“极化高熵”的机制突破

您是怎么选定当前的研究方向的呢?

其实是“需求牵引+能力匹配”的结果。我擅长材料合成与物性表征,而国家“双碳”战略明确将先进制冷列为重点。当我看到数据中心年耗电超三峡发电量的数据时,使命感压倒了对高风险方向的犹豫————如果没人啃硬骨头,技术永远卡脖子。

 

 

科研感悟

 

回顾这些年的科研历程,您有哪些体会与思考?

科研不是线性冲刺,而是螺旋上升。我最大的体会是:问题导向比技术堆砌更重要比如做Joule那篇工作,我们本可追求更高填料量,但转而思考“如何用最少填料达到最好效果”,反而开辟了新路径。此外,写作要讲好故事————Nature审稿人曾说:“你们不仅做了好实验,更讲清了为什么重要。”

您认为一名科研工作者应当具备什么特质?对于有志于从事科研工作的学弟学妹们,您有哪些建议或者经验想要分享?

科研工作者需具备三特质:好奇心、韧性、责任感。我建议:早读顶刊,培养“问题嗅觉”;不怕失败,记录每次“负结果”;主动交流,很多灵感来自咖啡间的讨论。记住:真正的创新,往往诞生于“计划外”的坚持中。

 

 

导学关系

 

您怎么看待导师和博士生之间的关系呢?在您看来,理想的导师和博士生关系应该是怎样的?

理想的导学关系是“学术引路人+成长合伙人”————导师提供方向与资源,学生主动探索与反馈,彼此信任、共同成长。

 

在导师支持下参加2025年中国国际大学生创新大赛

具体到您和您的导师,能与我们分享一下你们之间的相处模式和合作方式吗?导师在您的科研过程中起到了哪些重要作用呢?

我的导师从不直接给答案,而是问:“你觉得问题本质是什么?”每周组会他必问三个问题:Why? So what? What next? 这训练了我独立思考能力。Nature投稿前,他逐字修改引言七遍,教会我“精准表达科学价值”。他是严师,更是科研路上的灯塔。

 

 

与导师在实验室合影展示样品

 

 

学术交流活动

 

您参与过哪些国内、国际学术交流活动呢?在这些活动中,您有哪些收获和体会呢?

我曾受邀在IEEE ISE20、中日铁电会议等作报告。在一次国际会议上,一位日本教授曾指出我们忽略了热滞后问题,促使我们补充关键实验————交流不是展示,而是校准。

 

在IEEE ISE20做会议报告

关于科研交流,您有什么建议想要给到学弟学妹吗?

我建议参会前精读议程,锁定3–5个相关报告;会后主动加联系方式,一句“您的观点对我启发很大”可能会开启广泛的学术合作。学术网络,始于真诚提问。

 

 

课余生活

 

您在科研工作之外是如何缓解压力的呢?有哪些方法或建议想要分享?

我会坚持每周运动,很多思路会在汗水中浮现,同时身体也是科研的底盘。交大的校园很大也很美,压力大的时候我还会去散步,边走边梳理逻辑。有时候我也会放空脑子,看几部短剧。但是我觉得玩电子游戏不是好主意,它通常只会耗完你的精力,并让你压力更大。

科研之外,您平时的生活是怎样的呢?有什么兴趣爱好可以和我们分享一下吗?

在科研之余我还喜欢摄影徒步。半山腰浓密的雾在登山途中一直遮眼,但是视线却可在登顶后豁然开朗,浮云反成绕山之美景。这让我想起科研:“攀登”的过程中最难熬,但美景一定在坚持到最终“登顶”之后

 

 

 

浓雾渐散的三清山清晨

 

 

座右铭与未来展望

 

您在学术道路上的座右铭是什么呢?可以分享一下您对其的理解吗?

 “深耕学术,知行合一”。前者要求沉心静气探真理,后者提醒成果要服务真实世界。

最后,对于您未来的学术道路,有什么期待和畅想吗?

未来,我希望在博士后阶段进一步深化电活性材料的多场耦合机制研究,并推动电卡技术向芯片级热管理等国家急需场景落地。长远目标是建立具有国际影响力的独立研究团队,打通“材料——器件——系统”全链条创新,为我国绿色低碳能源转型和高端热管理技术自主可控贡献核心科技力量。

小编有话说

在交流中,杜飞宏同学以深入浅出的方式阐释了电卡制冷技术作为一种绿色固态制冷的原理与前景,展现了他将复杂科学问题通俗化的能力。科研历程中,他以“深耕学术,知行合一”为信条,从本科阶段的兴趣启蒙,在导师的引导与启发下,历经厚积薄发,最终在“极化高熵”机制上取得关键突破,并成功在顶尖期刊发表成果。他强调问题导向与跨领域协作,积极参与国际学术会议,将交流反馈视为校准研究方向的宝贵机会。未来,他期望进一步深化基础研究并推动技术向芯片热管理等国家急需场景落地,以建立独立团队、实现全链条创新为目标,为我国绿色低碳转型贡献科技力量。其聚焦国家需求的使命感、应对挑战的韧性以及追求“知行合一”的务实精神,为科研同行树立了榜样,激励更多人在前沿科技领域勇于探索,攻克“卡脖子”难题。