——记香港城市大学能源及环境学院副院长曹之胤及其无电制冷技术发展之路

　　　杨 戈  户 万

改变世界的好奇心

　　曹之胤教授的求学经历，是一场不断探索与突破边界的旅程。他的科研之路始于香港科技大学的机械工程系。大学毕业时，曹之胤一度在机械制造领域寻找研究方向，却在导师赵汝恒教授的启发下，逐渐转向环境工程与材料科学的交叉领域。

　　2010年，曹之胤在硕士阶段开始接触到吸附式制冷系统——一种利用吸附剂与吸附质的物理反应实现制冷的技术。这项研究在当时的香港还是一片“无人区”。师徒二人开始共同摸索，在一张白纸上绘制蓝图。

　　这是一个热爱技术的年轻人，渴望迅速投身于时代浪潮之中，去实现改变世界的梦想。此后4年，曹之胤在导师的指导下，经过了数不清的不眠之夜，深入研究吸附剂的性能优化，以及整个系统的传热传质问题，在这样一个国内外鲜有人涉足的领域苦苦摸索，为后续的研究打下了坚实的基础。

　　博士期间，曹之胤的研究领域进一步拓展，他从对吸附剂的研究，转向对整个吸附式制冷系统的优化，包括流体力学及吸附质在系统中的传热传质问题。这让他对制冷技术有了更为全面和深入的理解。

　　2014年，曹之胤前往美国加州大学伯克利分校进行访学，这次经历成为他科研生涯的一个重要转折点。在那里，他第一次接触到了辐射制冷技术——在伯克利分校导师克里斯·戴姆斯（Chris Dames） 的引导下，他阅读了一篇由斯坦福大学团队发表在《自然》（Nature）上的关于日间辐射制冷的论文。那种无需电力、仅靠材料光学特性实现降温的“黑科技”令他兴奋得彻夜难眠。

　　曹之胤对于这一前沿技术充满了好奇心，他第一时间联系了该论文通讯作者团队中的一位博士后研究员，有机会向国际学者和行业专家求教探讨，这如同为曹之胤的科研世界打开了一扇全新的大门。

　　彼时，全球气候变暖加剧，城市热岛效应等问题越发严重。建筑行业能耗巨大，尤其是空调系统在制冷过程中消耗大量电力，加剧能源危机与碳排放。就以香港为例，超过90%的电力被建筑物消耗，其中30%属于空调耗能。曹之胤敏锐地捕捉到这一社会痛点，决心从源头寻找解决方案，探索如何通过创新材料与技术，降低建筑制冷能耗，让建筑在保持舒适温度的同时，减少对传统能源的依赖。

　　辐射制冷技术无需压缩机和传统制冷剂，仅通过材料自身的光谱选择性实现制冷，这种绿色环保、零耗能的制冷方式深深吸引了他。“传统制冷技术依赖压缩机和制冷剂，而辐射制冷完全不需要外部电源，即便和我之前探索的吸附式制冷系统相比，它也更加前沿和节能。”这让曹之胤内心决定转变研究方向，迈出走向科研新征程的第一步。

十万次实验的背后

　　辐射制冷技术虽前景广阔，但研发之路却充满艰辛。进行这种探索性的研究，就像是在黑夜当中徒步摸索。大家面前是一片迷雾旷野，不知道研究方向是否正确，不知道要花费多少时间，甚至不知道最后能不能做得出来，科技工作者只能不断尝试。

　　曹之胤骨子里是一个永远追求领先一步的人，时刻激励着自己要走在国际前沿，做引领性的研究。2015年，他成为在香港地区率先走进辐射制冷技术领域的开拓者和探路人。然而，这个探路人并不好当，最初的3年里，曹之胤始终怀揣着一种挫败感。他没有料到，在香港——自己的科研大本营，竟然会出师不利。在香港闷热潮湿的亚热带季风气候条件下，很难实现全年辐射制冷的效果，只能在比较干燥的时候——比如10月、11月，可以成功做到日间辐射制冷。

　　这显然达不到曹之胤的目标，但是他并没有因此气馁。曹之胤深知，要想在这一领域取得突破，必须攻克诸多技术难题。2018年，他入职香港城市大学。这所在材料科学领域实力雄厚的高校给了曹之胤极大的支持，他也开始招兵买马组建团队，正式向辐射制冷的科研高峰发起全面冲击。

　　曹之胤在研究中发现，辐射制冷效果的好坏，取决于材料表面的两个光学性能——太阳光波段的反射率和中红外波段的放射率。太阳光波段反射率决定了材料阻绝太阳光热吸收的能力，而中红外波段放射率则决定了材料透过大气层向外太空辐射散热的能力。针对香港潮湿的气候条件下传统的辐射制冷材料在湿度较高的环境中效果不佳的情况。曹之胤带领团队经过大量实验和分析，反复演算、反复调整方案，得出结论：材料必须在8～13微米波段的“大气窗口”高效散热，同时屏蔽其他波段的干扰，才能在如此潮湿环境中奏效。

　　为了解决这个世界级的难题，曹之胤团队继续深入研究，不断优化材料性能。为了制备出具有高太阳光反射率和中红外放射率的材料，他们付出了巨大的努力。他们从大自然中汲取灵感，发现褐白金龟（Cyphochilus）这种超白昆虫的身体覆盖着微小多孔的绒毛，赋予它卓越的可见光反射性能。受此启发，团队利用散射理论模型，进一步优化多级多孔结构，并通过相变和高温烧结的工艺方法，成功制备出一种氧化铝陶瓷材料——辐射制冷陶瓷。

　　在制备过程中，筛选合适的纳米颗粒是关键一步，也是最具挑战性的环节。纳米颗粒种类繁多、参数复杂，为了找到最佳组合，团队进行了超过十万次混合实验。每一次实验，都需要精心控制各种参数，记录实验数据，并进行分析总结。这个过程漫长而枯燥，但曹之胤和他的团队相互鼓励，从未放弃。

　　最终经过无数个日夜的努力，团队终于取得了重大突破。他们制备的辐射制冷陶瓷表现出99.6%的太阳光反射率，突破了当时辐射制冷领域的纪录，同时具备96.5%的高中红外放射率。这一成果不仅在光学性能上走在辐射制冷领域前沿，更为建筑节能带来了新的契机。

　　2023年，这项成果登上《科学》（Science）杂志，被业内专家评价为“不仅突破了传统辐射制冷材料的光学极限，更为全球建筑节能提供了革命性解决方案。”

走出实验室

　　“我们不是为了发表论文做科研，是为了解决问题而存在。”科研成果的价值，不仅体现在学术论文的发表和学术奖项的获得，更在于其能否转化为实际应用，为社会带来实实在在的效益。曹之胤深知这一点，所以，他与自己的第一位博士生朱毅豪共同创办了创冷科技有限公司（i2Cool），将无电制冷技术推向市场，让更多人受益于这一绿色环保的科技成果。

　　“我们可以在实验室里可控的环境下，将辐射制冷的产品性能做到天花板，但是一旦要把它放到市场上让不同的人去接受和认可我们的产品，这是一个很漫长的过程。”曹之胤清楚，要想让市场接受这一新技术，必须解决成本和实用性问题。

　　在科研过程中，最初的制冷材料成本高昂，一个直径20厘米的样品成本就高达20万元港币，这显然无法满足市场需求。为了降低成本，团队对材料进行了优化，通过选择不同的原材料和改进工艺，成功将成本降到一平方米100元港币的同时还能保证产品性能。

　　除了成本问题，产品的实用性也是关键。不同地区的客户对产品的需求和关注点各不相同。例如，在建筑领域，南方地区更关注涂料的隔热性能和降温效果，而北方地区则更注重保温需求。针对不同地区的气候特点和客户需求，团队对产品进行了针对性优化，推出了不同性能的产品系列，以满足市场的多样化需求。

　　市场推广同样充满坎坷。在香港推广初期，许多建筑商对这项新技术持怀疑态度。在这种情况下，香港特区政府成为创冷科技的第一个客户，在香港机电工程署和土木工程拓展署的帮助下，无电制冷涂层的第一个案例在东涌的创新中心成功落地。在家乐坊商场，当顶楼涂上无电制冷涂层后，实测数据显示，商场天台表面温度降低了30.3℃。经过换算，在夏天最热的2个月里，每1平方米无电制冷涂层可为空调节省约585度电，减少了42%的空调能耗。数据出来后，订单开始源源不断。

　　如今，在政府和企业的支持下，创冷科技的产品涵盖无电制冷涂层、窗膜、纺织品、卷材、车膜、瓷砖等多个领域，为绿色建筑、工业应用、日常防护等不同场景提供高效、创新的节能降温方案，逐步构建起“香港研发、深圳转化、湾区制造、全球热卖”的独特模式。公司的无电制冷解决方案已在全球近30个国家和地区超250个项目成功落地，累计覆盖面积超过64万平方米，节省能源近1200万千瓦时，减碳达数千万公斤，相当于为地球种植了超60万棵树。

科技向善，科技向前

　　曹之胤身上有着多重标签。他不仅是一位科学家，还是一位企业家。在科研与商业的双重角色中，他努力寻找平衡，既推动着科技的进步，又引领着企业的发展。

　　同时，曹之胤也深刻认识到科学家和企业家所肩负的社会责任。他希望通过科研和产业化的发展，推动绿色科技的应用和推广，为解决全球能源与环境问题贡献力量。曹之胤带领创冷科技持续参与公益降温项目，与多个社区组织开展合作，推动无电制冷技术走入劏房住宅、非营利空间等民生场所，改善极端天气中的居住体验，减轻能源负担。他带领团队先后在广东、四川、新疆、香港等地开展无电制冷降温实践，支持老年助餐食堂、山区小学、社区非营利文化活动空间等场所的可持续运作。2025年，成果更拓展至马来西亚，在当地华人的协力下落地首个海外校园项目，推动科技向善和技术普惠，让“技术真正抵达最需要的地方”。

　　3年时间，曹之胤拥有了一个30多人的研究团队和80多人的初创公司。学生们自然也成为他重要的“合作者”。曹之胤对学生们在科研上既严格，又包容。他的“严格”是为了能够培养学生的独立思考能力，只有独立思考，不随波逐流，才能培养创新能力；他的“包容”则表现在充分释放每个人的个性，发挥每个人的优势，宽容失败，因材施教，然后通过团结协作，为一个更大的、一致的理想和目标而努力。“他们不仅是我的学生。”曹之胤说，“更是一起并肩穿越科研无人区的战友。”

　　公司创立3年来，创冷科技已获4轮融资，其中不乏国宏嘉信私募机构创始人冼汉迪，红杉中国沈南鹏在大湾区的Hong Kong X基金，大疆教父李泽湘教授的清水湾基金等重量级投资机构与人物。

　　2024年，“新一代辐射制冷全方位解决方案”成为首批获得香港特区政府“产学研1+计划”（RAISe+）支持的项目之一；2025年，创冷科技参与的国际合作项目“创新驱动可持续未来：先导计划（FIRST）”，获得联合国教科文组织（UNESCO）认可，入选“联合国科学促进可持续发展国际十年（2024—2033）”首轮全球行动计划。

　　政府的支持、资本的追逐、业界的认可，以及各项荣誉的加持，在光环之下的曹之胤和他的创冷科技，却始终保持着冷静的心态。“我们经常会互相提醒，千万不要忘了我们的初心！”这群年轻人希望通过自己的努力，让更多的人了解和认可辐射制冷技术，让这一绿色环保的科技成果惠及全球。

　　科技向善，科技向前。“科学家的终极使命，是让技术真正服务于人。”曹之胤常这样告诫团队。当顾客在迪拜购物中心感受清凉，学生在新疆的教室里安心学习，驾驶员在电动车上享受更长的续航里程时，或许不会想到，这些改变都源于一位中国科学家对自然灵感的捕捉，对技术极限的挑战，以及对人类命运的深切关怀。在这场对抗气候变暖的持久战中，曹之胤和他的团队正用智慧之光，照亮一个更加绿色、可持续的未来。

专家简介

　　曹之胤，现任香港城市大学能源及环境学院副院长（国际事务及拓展）及副教授。研究领域涵盖热传递、能量转换及工程材料，专注于将技术广泛适配于绿色建筑、工业节能、汽车降温及日常防护等多元场景。迄今在《科学》《自然·永续性》《科学进展》《自然·通讯》《先进科学》《美国化学学会·纳米》《先进材料》等国际顶尖期刊发表超过110篇学术论文。他已连续5年入选全球机械工程学领域被引用次数最多的前2%科学家名单，并于最近成功获批2025年度国家自然科学基金青年项目（B类）(原国家优秀青年科学基金项目)。创立创冷科技有限公司成功将被动辐射制冷技术推向产业化。他专注培育年轻科研人才，多位学生在其指导下于学术界及政府部门担任要职。