促辐照技术落地 积生态环境之功——记厦门大学能源学院副教授曹留烜

张锦玉

回溯中国经济的发展史，经济发展与环境问题始终相伴而生。特别是水环境安全在我国工业化、城市化进程迅速加快下，受到了极大威胁。在“绿水青山就是金山银山”理念的引导下，对难降解污水进行充分处理达到环境排放标准成为行业内的重要需求。

根据新思界产业研究中心发布的《2022—2026年中国环保用辐照技术市场可行性研究报告》显示，核科学与技术应用市场在美国的市场份额是GDP的5%，在中国目前这一比例仅为0.4%，未来的发展空间广阔。根据目前相关领域的发展情况，核医学与核环保是核技术应用领域市场潜力最大的两部分。

2021年，我国工业废水处理市场规模约1060亿元，预计2022—2026年，我国工业废水处理市场将继续以4.5%左右的年均复合增速增长。在这一背景下，环保用辐照技术在污染物治理等方面展现出极大的应用潜力。而这一方兴未艾的研究领域便是厦门大学能源学院副教授曹留烜致力的科研方向。

在相关领域勤勉探索十余载，曹留烜曾深入企业一线调查我国在污染物治理方面所面临的境况。“从基础研究到产业应用，我们始终在响应国家的号召，力求将基础研究与社会需求结合到一起，解决更多行业内的瓶颈问题。”他说。正是在这份科研使命感的驱使下，曹留烜和研究团队将科研成果切实扎根到了祖国大地上，用辐照技术为解决我国工业污染问题带来了福音。

北上求学，踏上科研逐梦之旅

闽山莽莽，越水汤汤。位于我国东南沿海的福建省福州市，是曹留烜的故乡。虽然从小在南方土生土长，但是北京大学这座巍巍学府的物理研究殿堂，一直是曹留烜心心念念的目标与方向。阴差阳错，他在高考后被北京师范大学物理学系录取。在这里，曹留烜开始了物理科学的启蒙之旅。

大学4年的时间里，北京师范大学物理学系深厚的物理积淀为在此求学的学子打下了坚实的专业基础。黄祖洽、梁灿彬、赵峥、裴寿镛等德高望重的老物理学家们亲自为学生讲授的专业课程，严密的逻辑思维训练、专业的理论知识传授与科学前沿的奇思妙想，为学生们开启了探索科学的大门。本科毕业时，曹留烜以优异的成绩顺利获得了学校推免名额，到北京大学物理学院，师从在核技术应用领域具有重要影响力的王宇钢教授。

北京大学自由的学术思想和兼容并包的氛围为学生提供了创新的土壤和敢为天下先的勇气。王宇钢老师治学严谨、要求严格，正好与北大校风相辅相成。在这里，曹留烜开始与粒子束辐照技术结下不解之缘。在王宇钢老师的指导下，他开始了粒子束辐照制备纳米材料的课题研究。在核孔膜研究方向中，他和课题组成员一起发展了核孔膜单孔/多孔可控化制备工艺，揭示了核孔膜中的特有离子输运性质；利用核孔膜孔道内双电荷层中电荷分离的机制，首次实现了基于纳米流体的高效盐差能转换；发展了用于描述多孔体系纳流输运的数学模型，揭示了多孔体系中离子输运规律，设计并制备了高性能的纳米孔道结构，获得当时最高的离子输运效率和功率密度。

曹留烜

立足现状，做社会需要的科研

以青春的脚步，丈量科研之路。从南到北，不管位于祖国的何处，曹留烜的研究探索一直紧密围绕着粒子束技术应用研究。

2012年，从北京大学物理学院博士毕业的曹留烜来到了厦门大学能源学院（以下简称“能源学院”）。学院创始院长李宁教授领导建设了国内首台、世界领先的三离子束原位辐照观测设施。这台设施将三条离子束线引入透射电子显微镜中，能够实时观测材料在离子辐照下的微观结构变化。曹留烜和同事一起参与其中，克服了关键设备国外禁运等困难，圆满完成了这一核能材料和核技术应用领域重要研究工具的建设。目前，这一设施已成为材料辐照效应、核材料辐照性能评估领域的重要实验平台。

厦门大学“顶天立地”的发展战略为曹留烜的个人发展提供了更大的平台，但与此同时，这也意味着更高的要求。“顶天”代表前沿的基础研究，“立地”代表接地气的应用需求，这要求开展的研究既有基础理论创新，同时也面向产业化应用需求。能源学院作为一个工科院系，特别重视研究的实用价值，致力于解决行业内的瓶颈问题。“在北京大学时我更加注重严谨的学术训练；来到厦门大学这一平台后，我需要更多考虑到行业需求，使科学研究更好地服务地方产业。”他说。

能源与环境是人类社会面临的全球性问题。面向我国“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”的战略目标，曹留烜始终谨记使命。粒子束通过在物质中沉积能量，使得材料发生一系列物理化学变化。这项技术在三废处置、新材料制备领域有重要的应用价值，是核技术应用的新兴领域，被国际原子能机构列为21世纪和平利用原子能的主要方向之一。经过不懈科研探索，曹留烜及其科研团队成功将粒子束技术用于高分子材料辐照改性、废水/烟气处理及固废处理，并应用到企业的生产实践中。

与所有初创团队一样，曹留烜面临实验条件有限及科研团队人员不足等问题。因此，团队不得不把资源投入到最重要的研究工作中。为了科研的可持续性，团队一方面坚持有确定产出、低风险的研究课题；同时，每年也坚持投入部分资源开展高风险的原创性研究。这些原创性研究，持续不断地开拓着新应用领域，为粒子束应用开拓了新的应用价值。

功夫不负有心人，依托团队在材料辐照效应、辐照水处理应用方面的研究特色，曹留烜团队在领域内收获了诸多合作伙伴。研究过程获得国内著名核技术专家欧阳院士的指导和支持。多年来，团队先后承担了20余项国家基金及企业课题，与中国广核集团有限公司、国家电力投资集团公司等建立了长期合作关系。而正是通过十年如一日的科研实践，曹留烜团队真正将自己的研究工作做到了面向社会、扎根于产业一线。

志存高远，为国家战略目标护航

时光荏苒，如今曹留烜来到厦门大学已近10年时间。从一名初入社会的毕业生到团队的领导者，他深知自己的成长离不开领导、同事的支持与帮助。至今，他仍记得自己初次与李宁院长见面时，李院长向他展示的关于技术成熟度的9个等级，并勾画了核技术应用的蓝图。当时他就暗下决心，不能仅仅将科研技术停留在基础理论层面，还要注重基础研究和应用研究的并行，通过科研实践，实现科研技术成熟度的稳步提升，真正将科研成果造福社会。如今，这些蓝图正在逐步实现。

以梦为马，不负韶华。新的时期，曹留烜团队也有了新的科研创新使命。近些年来，气候变化成为时代挑战，各类极端天气频发，在战争与疫情的影响下，能源价格大幅上涨。作为未来能源的方式之一，核聚变由于原料丰富和几乎无污染，有望为人类解决能源问题提供终极方案。现如今，作为“CFETR结构材料中聚变中子辐照致氢氦协同效应的等效模拟方法国家磁约束核聚变发展研究专项”的厦门大学参与人员，曹留烜依托厦门大学的科研平台，正在为推动我国磁约束核聚变能的基础与应用研究贡献科研力量。

“工科问题，并不是单一的学科问题，很多时候都需要跳出学科界限，在更大的范围、更高的视角寻找解决问题的方法。而且，如今社会需要的是综合性人才，而不仅仅是专业技术人才。”对于领域内新兴科研人才的培养，曹留烜一直保持着这样的态度。由于团队研发技术有明确的应用目标和社会价值，学生在科学训练中被激发起了更多创新的热情与勇气。多年来，曹留烜作为指导老师带领学生在各项全国大学生科技赛事中崭露头角，获得多个奖项，包括第十五届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛全国特等奖、第一届中国研究生双碳创新与创意大赛全国三等奖、第五届全国大学生材料设计邀请赛全国三等奖、“杰瑞杯”第六届中国研究生能源装备创新设计大赛全国二等奖等。在这些竞赛过程中，学生获得了科学素养培养，通过科研实践提升组织能力、表达能力及解决科研问题的能力。这也是对“教育是点燃一把火，不是灌满一桶水”理念的最好践行。

志之所趋，无远弗届，穷山距海，不能限也。面对未来的科研之路，曹留烜的目标更加明确。“今后，我们还将利用粒子束辐照技术，在能源环保、新材料等领域，面向行业需求，开展创新研究，开发解决瓶颈问题的系统技术，将更多的科技成果服务于社会。”曹留烜坚定地说。