她的研究，是光与热的精妙调控，是尘与电的原理剖析，是冷与热的巧妙平衡；是基础与应用的深度融合，也是从点到面的深度拓展。她和她的团队在微观科学和宏观应用之间架起桥梁，串联起一个个科研成果，构建起一张覆盖建筑能源消耗、大气层和宇宙能源传热机制的研究网络，为全球可持续发展贡献了独特的智慧与力量……让我们跟随吕琳的步伐，走进一个神奇奥妙的绿色能源新世界。

——香港理工大学吕琳教授团队绿色能源创新之路

黄雪霜  户 万　　

　　2024年已过去，对香港理工大学建筑环境及能源工程学系教授吕琳而言，这一年依旧忙碌而充实。在这一年里，她一如既往地带领团队在新能源与建筑节能领域取得了多项创新成果，其中最具有代表性的一项突破是成功开发一款太阳能驱动碳量子点自适性环保辐射制冷纳米涂层。这一新型涂层能应用于建筑物天台和外墙等，在无任何能源消耗的情况下，可显著降低建筑物表面温度高达35℃，并使室内温度降低约3℃～10℃。这种涂料具备大规模生产能力，为建筑环保节能及缓解城市热岛效应提供了新的解决方案。

　　除了在科研领域的深耕，吕琳还活跃在国际学术的舞台。她频频穿梭于世界各地的学术会议、高校讲座和科普活动中，分享科研心得与最新成果。在2025年2月底能源行业年度旗舰会议-伦敦国际能源周上，她受邀作为演讲嘉宾，分享了对亚洲能源转型中科技创新的独到见解。吕琳指出，亚洲在科技创新领域，正逐步从“追随者”向“主导者”转变。在各种交流场所，她也总是用有趣的实例和生动的语言来展现自己的研究，同样的理念也被她融入对学生的科研指导之中。这其中包含着她的一个“小心思”——从最基础的科学原理出发去探究和诠释科学的奥妙。这种对科学研究纯粹好奇心的保持、执着与热爱，正是她一直强调和看重的科研本心。

从山东到香江，开启新能源与建筑能源科研之旅

　　吕琳的故事始于齐鲁大地，并在香港这片拥有多元文化的沃土上绽放出璀璨的光芒。2000年，一个偶然的机会促使她赴港攻读博士学位，自此开启了一段20余年的学术征程。在这里，她从最初的懵懂的学子逐渐成长为在新能源与建筑能源领域里享有盛誉的科研工作者。

　　吕琳的成长深受父亲的影响。作为一名医者，父亲勉励她以勤奋、乐观和脚踏实地的精神为榜样，并时常分享身边优秀同事通过勤奋努力最后踏上世界最高舞台的故事，让她自小就在心中就播下了探索世界与奋斗向上的种子。硕士毕业后，吕琳获得香港理工大学全额奖学金，由此开始了在香港的求学之路。在这里，她加入亚洲最早开展光伏建筑一体化研究的团队，从此与新能源领域结下了不解之缘。博士毕业后，她选择在香港从事工程咨询工作，这使她的研究成果不仅停留在实验室，而且更广泛应用于实际工程中。2006年，命运为她铺开了一条新的道路，凭借博士期间出色的科研成果和在香港最大机电咨询公司丰富的工程工作经验，吕琳回到母校，开启了她的学术征程。

　　经过多年耕耘，吕琳和她的团队取得了卓越的成就，她也成功入选科睿唯安全球高被引学者（工程）、斯坦福全球前2%顶尖科学家（能源）。她的团队在建筑光伏-辐射制冷协同技术和光谱调控建筑纳米节能技术领域的突破性研究，被全球媒体广泛报道，并斩获了众多奖项，包括高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）二等奖、瑞士日内瓦发明奖金奖、德国纽伦堡国际发明展金奖等。她的研究成果不仅实现了学术理论层面的重大突破，更成功推动多项技术成果实现专利转化与商业化应用。尤其在清洁能源领域，其创新性研究和成果为香港新能源政策框架的构建提供了关键性科学依据。除了在科研领域取得的卓越成就，吕琳积极参与社会事务，担任多项重要职务，包括能源学会香港分会主席、香港清洁生产伙伴计划项目管理委员会委员、创新科技署香港认可处能源管理体系认证专案组成员、创新科技署科技创业培育计划评审委员会委员等，为推动行业的发展和技术的普及作出了积极贡献。

　　作为一名在山东成长后赴香港深造的学者，吕琳深刻理解东西方文化的差异与共通之处。她善于将本土的文化智慧融入现代科技研究中，成为连接东西方科技交流的重要桥梁。她的跨文化视角不仅丰富了她的研究成果，也为国际学术界带来了新的思维和见解。

从工程到基础，构建能源与建筑研究体系大网

　　吕琳的科研之路始于工程师的职业背景。与很多埋首科研的女性工作者不一样，她早早就怀揣进入外企工作的心愿，虽然这一理想未能长久实现，但作为工程师的经历也促使她养成了善于发现问题及从实际出发看待问题的思维习惯。进入香港理工大学后，吕琳的应用型思维逐渐向基础科研思维转变，她开始更多地关注科学问题的本质和机理，而非仅仅停留在技术应用层面。这一转变过程为她后续科研接连取得创新突破奠定了坚实的基础。

　　从工业界到学术界的转型对吕琳来说是一次重要的角色转变。吕琳坦言，从工业界回归学术界的她经历了不小的挣扎。在工程领域，工作多是实用性和应用型的，侧重于重复性和经验积累；而科研则截然不同，它要求创新，要求有好奇心，要求有批判性思维，涉足未触及的新领域研究，才显其价值和意义，更易发表论文、获得项目支持和成功转换科研成果。

　　起初，吕琳凭借工程师的敏锐视角，专注于太阳能光伏建筑一体化等应用型项目。但她很快意识到基础科研的创新性对于突破技术瓶颈的重要性。于是，她开始将目光投向基础科研领域，用两三年的时间将研究的方向转向传热传质、流体动力学等基础领域，通过太阳能溶液除湿空调、地源热泵等技术的深入探索，逐步凝练出一条契合自己的创新之路，研究也因此走向了快速发展的良性轨道。

光与热的精妙调控，让窗户“聪明”起来

　　在我们的日常生活中，太阳光不仅带来了光明，还带来了热量。然而，过多的热量进入室内会导致空调能耗增加，尤其是在炎热的夏天。为了解决这个问题，科学家们正在研究一种居于前沿的“光谱调控”技术，让窗户变得“聪明”起来。

　　凭借在相关学科里沉淀的敏锐的洞察力，吕琳及其团队在光谱调控这一前沿领域已经深耕了十多年。他们开发了一种新型透明隔热玻璃技术，成功克服了传统玻璃在隔热和自清洁功能上的不足。这项创新通过精准调控太阳光谱，利用紫外光的光催化作用实现自清洁，同时允许可见光进入室内，而将红外光挡在室外，从而实现高效的隔热效果。吕琳团队开发的纳米透明隔热涂层玻璃，采用光谱选择性纳米粉体技术，利用相关材料的透明隔热特性，与环保型高性能水性树脂混合，经过特殊的加工工艺处理制得。这种涂层玻璃不仅具有良好的节能效果，还具有优异的性价比和广阔的应用前景。

　　此外，吕琳团队与哈尔滨工业大学合作，开发了一种新型热致变色智能窗。这种窗户利用氨水溶解度随温度变化的特性，通过动态窗框结构实现自响应变色。在低温时，它像普通双层玻璃一样，全光谱透过太阳光，可见光和太阳辐射透过率超80%；而在高温时，它只透过可见光，过滤红外和紫外光，将太阳辐射透过率降至20%以下，同时保持超过50%的可见光透过率。这种智能窗还具备低雾度、合理显色性和良好非视觉照明效果等优势，节能且舒适，应用前景广阔。

　　多年在光谱调控领域收获的成果是吕琳团队将基础研究与实际需求相结合的范例，展现了他们在跨学科研究中的优势。

尘与电的原理剖析，揭开光伏能量秘密

　　在光伏发电的日常运行中，光伏板积灰是一个常见的难题，尤其在新疆等沙尘较多的地区。积灰不仅严重降低了光伏板对太阳光的吸收效率，还会导致设备过热，甚至引发组件损坏，从而增加维护成本。

　　吕琳所在的团队长期从事太阳能光伏技术研究，对这一困扰光伏发电的痛点有深刻的体会。为解决这一问题，她带领团队从实际问题出发，深入研究了灰尘沉积的原理，考虑到光伏板温度高、自带静电场及玻璃表面能等特性，揭示了灰尘沉积的奥秘，进而成功研发出创新性的光催化自清洁方案，显著提升了光伏系统的运行效率和可靠性。相关成果论文被广泛引用，为解决新疆、北方等地光伏板积灰问题提供了有力支撑。

　　吕琳在光伏领域的深入研究还关注到整个能源转化过程中的能量损耗问题。“看似普通的一块块光伏板，其实隐藏着大大的‘能量秘密’。它们就像一块块能量的‘贪吃蛇’，铆足了劲儿吸收太阳能，绝大部分照到它们身上的阳光都被收入囊中。可尴尬的是，这‘贪吃蛇’的‘消化能力’不太行。吸收了这么多太阳能，真正能转化为电能的，其实只有可怜的百分之十几。剩下那些能量变成热能，一股脑儿地散到我们生活的城市里，甚至给地球带来了变暖的压力。”埋首光伏研究多年，吕琳清楚地知道光伏应用存在的问题，且和领域里的同伴一样在不断寻求解决之法。她提出了一种透明辐射制冷材料的应用方法，有效降低了光伏板表面的温度，提升了发电效率；还开发了空气汲水水凝胶技术，通过蒸发实现对光伏板热量的有效释放；此外，她还创新性地运用非均匀相变材料，能够智能调节热流分布，优化热量管理。这3项被动式热管理技术不仅减少了能源浪费，还降低了太阳能发电对环境的影响，为实现可持续能源利用提供了新的途径。

　　从实际问题出发，从中提炼出基本的科学问题并深入探究其机理，再回到解决实际问题中去……多年的摸索实践让吕琳找到了一条基础与应用紧密结合、相辅相成的研究道路，研究也得以扩展，往更深、更广的领域延伸。

冷与热的巧妙平衡，利用宇宙冷源开发“智能调节器”

　　“浩瀚宇宙中，隐藏着一个巨大的‘天然冰箱’，其温度低至零下270多摄氏度，这就是神秘的宇宙冷源。尽管宇宙冷源拥有巨大的制冷潜力，它却一直被人们忽视。在人类专注于利用太阳能的同时，宇宙冷源这一天然的‘制冷宝库’却鲜有人问津。”吕琳多年从事专业研究，敏锐地洞察到了这一点，并带领团队将关注的目光投向了这一前沿探索领域。她指出：“地球被一层大气层所包围，这层大气层既保护我们免受宇宙射线的侵害，也会阻挡部分热量的散发。然而，科学家们发现，大气层中存在一个‘漏洞’，即8～13μm的波长范围，它被称为‘大气窗口’。在这个波长范围内，地球表面的热辐射可以穿透大气层，直接与寒冷的宇宙空间进行热交换。”近年来，随着纳米技术和材料科学的飞速发展，科学家们已经成功开发出多种高效的辐射制冷材料。这些材料在“大气窗口”范围内具有高效的热辐射能力，能够将多余的热量散发到宇宙中从而实现制冷，相关研究在实际应用中展现出了巨大的潜力。

　　凭借扎实的专业积累，吕琳团队在相关领域取得了重要突破。他们成功开发了一种应用于半导体温差发电技术的特殊的涂层，这种材料不仅可以在白天利用光热效应对太阳能进行有效利用，同时借助其高发射率在夜晚利用宇宙冷源进行制冷。这种涂层就像一个“智能调节器”，随着昼夜交替自动调整热量的散发和吸收。

　　近期，吕琳团队成功开发了一种光致发光辐射制冷纳米涂层，这种涂层可根据太阳辐射强度变化对辐射制冷量进行自适应调节，可广泛应用于建筑物的天台和外墙，并且无需消耗任何能源即可动态降低建筑物表面温度。更为特别的是，这种材料可以将太阳光谱有效地转换为适合太阳能光伏组件的光谱，因此能与双面光伏组件结合实现太阳能发电与辐射冷却同步进行。这种创新方案使建筑物从传统的能源消耗者转变为能源的收集者，具有重要的现实意义。其“秘钥”在于通过光致发光材料将太阳能转化为光能，避免建筑物吸收过多热量，同时提高太阳能反射到光伏板的比率，增强冷却能力。方案不仅有助于建筑光伏产生更多电力，还将多余热量辐射到太空，实现节能和零耗能。凭借这项技术，吕琳团队的“结合辐射制冷与双面光伏发电的低碳建筑技术”项目在2024年12月第四届亚洲创新发明展览会上荣获金奖。这一研究成果不仅推动了绿色建筑领域的发展，更为全球气候变化治理提供了具有中国智慧的解决方案。

从青涩到从容，续写被动式节能建筑未来

　　从踏入新能源与建筑能源领域，到对风、太阳能、宇宙冷源等新能源技术应用的初探，再到在光和热的精妙调控、尘和电的原理剖析、冷与热的巧妙平衡间自由穿梭、游刃探索，“和光同尘，与时舒卷”20余年，岁月的雕琢与科研的磨砺，让吕琳在探索的道路上越发从容。她以敏锐的洞察力和扎实的学术功底，逐步勾勒出一条清晰而独特的科研路径——基础与应用的深度融合，从点到面的深度拓展。

　　从微观基础科研到宏观应用场景，串联起一个个科研成果，构建起一张新能源与建筑节能研究科研体系的网络。如今，吕琳所带领的团队成为全球首个整合建筑能源消耗、大气层和宇宙能源传热机制的研究团队，构建了从室内到宇宙的完整传热模型，模拟大气成分对热量传输的影响，实现全链条的能量管理。他们没有局限于单一领域的研究，而是将建筑学、材料科学、物理学和环境科学等多个领域的知识融会贯通，形成了一个全方位的研究体系。这种跨学科的研究模式，展现了吕琳团队在科研上的创新理解和运用。

　　在科研的漫漫征途中，吕琳将基础研究与应用拓展的融合理念贯穿始终，不仅躬行实践，更将其融入对学生的悉心培养。她对学生要求严格，要求他们需筑牢理论根基，亲自动手实验，在实践中探寻问题、破解难题。她常告诫学生：“基础扎实，方能在实验中敏锐捕捉新问题，而这些往往是创新的突破口。” 她反对学生为发文章而忽视实验，甚至以“硬指标”约束——基础研究未完成，实验未达标，便不能提交论文。她希望借此让学生明白，科研之路需脚踏实地，一步一个脚印。她还注重学生的全面发展，鼓励他们参加学术会议，拓宽视野，提升思维活跃度。她组织的组会常有新意，让学生准备并演讲前沿课题，锻炼演讲与创新思维能力。她倡导健康的生活方式，要求学生不熬夜、多运动，希望学生在她的指导下，不仅学会做科研，更学会如何做人、如何生活。

　　吕琳的严格与用心，换来学生们的卓越成就。她培养的博士生大多在国内顶尖高校担任教授，成为各自领域的佼佼者。

　　经过多年沉淀，吕琳的科研思维越来越清晰——她强调自然的力量，利用建筑本身的结构、材料和自然环境中的可再生能源，而非依赖传统的主动式能源消耗系统，来实现建筑的节能目标。这种理念体现了对自然能源的尊重和利用，以及对建筑与环境和谐共生的追求。近期，吕琳团队又迎来喜讯：团队凭借前沿的清洁能源技术，荣获香港理工大学和港府联合创立的“天使基金计划”和“微型基金计划”支持。在此基础上，团队正式创立创科能源科技有限公司（iEnergyX Limited），致力推动其团队自主研发的前沿能源技术的产业化应用，通过创新型清洁能源解决方案助力社会可持续发展，为实现国家“碳中和”战略目标注入新思维的科技动能。

　　未来，吕琳还会带领团队继续推动纳米材料、太阳能技术等前沿科技与建筑的融合，致力于通过被动式节能技术推动建筑行业的绿色转型，为应对气候变化和实现低碳社会贡献智慧和力量。