光學顯微譜新篇，跨界應用開新局

“雙碳”減排是持久戰，科技創新是突圍關鍵。改革開放以來，我國城市化進程已持續高速發展44年，人均住房面積增長4.5倍，截至2002年末，全國既有建筑面積達388億平方米，其中城市既有建筑面積為131.8億平方米。城市建筑密度愈來愈大，不僅土地變得寸土寸金，陽光也成為了稀缺資源。據相關統計，全球每年生產生活照明用電量約3.51萬億度，我國約1.45萬億度，其中白天照明約占室內照明總能耗的63.46％。最環保的節能方式就是充分利用日光。

然而，受建筑結構遮擋和日照角度影響，自然采光普遍存在有效時間短、縱深位置照明不充分等問題，大跨建筑自然采光的遮擋影響則尤其嚴重。因此，即便室外日照充足，但室內仍需主動照明，才能滿足采光需求。當前國內外市場上的自然采光井、采光窗、導光膜等產品受限于工作機理，在透光效率、光譜范圍以及生產成本等方面無法滿足人們在高效、節能、健康方面的采光需求。

開拓創新跨界應用，破解建筑行業難題

哈爾濱工業大學儀器學院現代顯微儀器研究所劉儉教授團隊首次將顯微儀器中的光場調制技術跨界應用于建筑采光領域，開發了自然采光屏／幕／膜系列產品，實現高度集成化的片上納米光學系統設計與精密制造，破解了大縱深建筑自然采光難題。2022年12月，該項技術獲得黑龍江省重大產業技術轉化項目支持，由榮儀尚科光電技術（哈爾濱）有限公司進行產業技術轉化。據劉儉教授介紹，該產品有4個主要應用場景：

1）節能照明：傳統的自然采光，光線入射到室內后，往往是窗口附近很亮，但室內深處仍然昏暗，大縱深房屋結構自然采光問題尤為突出。劉儉教授團隊研制開發的自然采光窗簾產品，可見波段全譜透過率最高可達到95％，可使照明縱深可提升10倍以上，室內深處照明亮度提高2－6倍以上，有效采光時間可延長1小時以上?！懊咳瞻滋煜?小時”將產生巨大的節能效益。

2）健康照明：我國60歲以上老年人口近3億人，健康照明需求廣泛。不便戶外活動的老人和孩子，長期居家不能充分享有日照產生諸多健康問題。充足的日照能預防流感，流感在冬季高發與曬太陽少有關，這是因為體內維生素D合成減少，導致免疫力下降。此外，日光還有助于增強新陳代謝，調節中樞神經，提高造血功能，具有避免貧血和精神抑郁的作用。充足的陽光是高品質生活的健康保障。

3）隱私保護：現代都市建筑密度高，低樓層場所與街、道、路、橋的緩沖距離較小，90％的家庭和辦公場所白天也需使用窗簾保護室內活動的私密性。自然采光屏／幕／膜是一種微光學制品，光線傳播路徑經過調制，現有影像設備和人眼無法透過這種特殊介質對室內場景成像，因此可在保持高效采光的同時，兼顧隱私保護，省電又健康。

4）農業增收：光照是農作物生長的核心要素，合理利用自然光照明可顯著提升農作物品質和產量。近年來，光配方技術發展為高價值農作物提質、增產做出了重大貢獻，取得了巨大的經濟效益，2021－2022期間產業規模復合增長率達到24％。但高功率大范圍LED照明設施建設成本高、耗電巨大，自然采光屏／幕／膜系列產品具有日光傳輸效率高、光譜范圍寬，采光時間長，照明均勻度高等優點，未來在智慧低碳農業方面將會大有作為。

創新技術打破壁壘，跨界助力低碳減排

為了深入貫徹落實黨中央、國務院關于推進碳達峰工作的總體部署，服務國家碳達峰碳中和戰略，劉儉教授介紹，哈爾濱工業大學積極響應國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》，將協同創新納入學校第十三次黨代會及“十四五”發展規劃重點任務，充分發揮學科優勢、科研優勢，為碳達峰、碳中和提供智力支持。我國經濟發展正處在提質增效、爬坡過坎的關鍵時期，創新型國家建設是必由之路?？珙I域需求牽引與交叉融合，更容易打破思維定式，從而對技術創新產生意想不到的啟發作用。

目前，哈爾濱工業大學儀器科學與工程學院積極適應國家科技發展新形勢、新要求，將學科發展主動融入國家發展的戰略全局，在堅持有所為、有所不為的同時，通過跨領域協作，拓展了發展路徑，釋放了發展潛力，圍繞“雙碳”戰略目標的實現，形成技術進步與應用創新的協同互動，初步探索了由內而外的“科技先導”和由外而內的“需求牽引”雙驅動創新模式，對于面向知識社會的科技創新體系建設和面向服務的行業科技創新體系建設具有重要的示范和推廣意義。

自然光照明屏／幕／膜產品面向低碳照明、智慧照明和健康照明開創了一種新的產品形式，可廣泛用于辦公、居家、賓館、機場、醫院、養老院、博物館以及科技和農業設施等的建筑采光，是通過需求牽引啟發技術創新的典型范例，但對于這樣的跨領域創新成果，最終進入建筑材料市場，進入房地產行業，還需要在新產品標準制定、行業準入等方面得到有關部門的關注、引導和支持。積極營造跨領域創新生態，打破傳統思維定式和行業準入壁壘，助力跨領域創新成果落地轉化與應用，對科技體制改革和企業創新模式探索具有重要意義。

科研創新永無止境，劉儉教授團隊牢記科研工作“四個面向”的初心使命，不拘一格打破行業思維定式，始終朝著“光”的方向前行，希望該項成果蘊藏的創新價值和產業機遇得到被充分挖掘，在未來廣泛應用中，為提高人民生活質量、提高社會生產效率做出積極貢獻。

審核編輯 ：李倩