不只是实验室:一座研究院的时代答卷
九月的浙江,流火未歇,科学的热情早已点燃了各个角落。在嘉兴南湖畔的浙江清华长三角研究院内,来自清华附中的学生们正蹲在地上,眼睛紧盯着一辆辆微微颤动的小车——它没有电池,没有马达,只在底部燃烧着一盏酒精灯。突然,随着气缸内空气的规律胀缩,小车“嗡”的一声向前滑行,轮子转动,仿佛被看不见的力量推动着。“动了动了!”一个男生激动地喊出来,这一刻,课本上的理论知识变成了实实在在的成果。原来,科学并非冰冷的公式,而是热气升腾时车轮开始转动的那个瞬间。
这一幕,正是2025年全国科普月嘉兴(南湖)主场活动的尾声,也是浙江清华长三角研究院科学开放日的生动缩影。作为新修订《科普法》实施后的首个科普月,这场活动以“提升全民科学素质、夯实科技强国基础”为主题,推出“一图多线一课单”科普矩阵、科学传播大赛颁奖、科学实验展演等精彩环节,呈现出一场科学与公众温暖相遇的嘉年华。
实验室没有围墙: 科学,从书中走向手中
开放日的序幕刚刚拉开,浙江清华长三角研究院海纳动力系统研究中心的李梦雪博士便以一场题为《飞向未来:eVTOL的微型燃气轮机动力系统探索》的科学分享,将人们的目光引向天空。
从童年记忆中哆啦A梦的竹蜻蜓,到电影《第五元素》里穿梭于摩天楼宇间的空中车流,我们曾无数次抬头,幻想穿梭于云层之巅。如今,科学正将这些幻想一寸寸拉进现实——未来的出行不再局限于地平线上的奔跑,而是三维空间中的自由跃迁。
李梦雪先给大家展示了eVTOL——电动垂直起落飞行器,“它们就像是会飞的汽车,即将重新定义我们的城市交通。”而要实现这一愿景,关键在于动力系统的突破。她所在的海纳动力系统研究中心正在研发一种新型的动力系统——微型燃气轮机。体积小、重量轻,却能提供强大的持续动力,适合用于长航时重载无人机和未来的飞行汽车。
随后的科学互动环节更是精彩不断,“涡轮效率如何提升?”“这类动力系统能否用于地面交通?”提问此起彼伏,有追问材料工艺的,有探讨噪声控制的,甚至有学生提出“能否用氢燃料替代航空煤油”,李梦雪和研究中心的罗波博士一起给大家一一作答,科学的种子在一问一答间悄然播撒。
耳听为虚,眼见是实,接下来就是关于未来出行方式的沉浸式探索之旅了,公众走进了海纳动力系统研究中心的动力实验室,这里的“指尖上的发动机”引起了大家的兴趣。这是研究中心主任姜开春院士早年的突破性成果,仅硬币大小,却是一台真正可运转的微型发动机。它曾登上国际媒体,也让姜院士入选马奎斯世界名人录。大家还亲眼见到了真正的无人机,这个名为“海拉克里斯”的无人机,取名自希腊神话中的英雄,寓意力量与勇气。如今,无人机的应用场景也越来越广泛:在抢险救灾中投送紧急物资,在偏远山区完成物流运输,甚至用于农业喷洒、地理测绘、环境监测……“它不只是一台机器,更是一种解决方案——为那些‘最后一公里’的难题,提供‘第一架次’的希望。”
接着,大家走进了浙江清华长三角研究院的科学工作坊,技术与工程教育研究中心的马一尧老师带着大家在清华工创教育展厅用“手”来触摸科学,“温度计里的液柱为什么热升冷降?是的,热胀冷缩。200多年前,正是这个简单的现象点燃了一场动力革命。”
1816年,苏格兰的一个寒冷冬天,工程师罗伯特·斯特林(Robert Stirling)目睹了锅炉房爆炸的惨剧后,决心研发一种更加安全、稳定的动力源。最终,他成功发明了斯特林发动机。
马一尧老师首先为大家讲解了斯特林发动机的基本原理,这种外燃机的核心是利用热胀冷缩的原理来驱动活塞运动。讲解结束后,跃跃欲试的公众也等到了动手的机会,每个小组领到了一套斯特林发动机小车套件:气缸、活塞、连杆、曲轴……零件虽小,却承载着工业文明的密码。指尖翻飞间,组装完成,最后在加热端下方点燃酒精灯。十几秒后,随着温度上升,气缸内的气体开始膨胀——活塞动了!连杆推动曲轴,轮子缓缓转动起来。这一刻,热不再只是温度,动力不再只是词汇——它们是真实的发生,是可触摸的科学,是孩子们自己亲手实现的、微小而伟大的科学“奇迹”。
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