天津理工大学功能晶体研究院副院长徐永宽向访客演示晶体实验设备。 记者 张立 摄
培育水晶并非寻常事，你知晓“培育水晶”是怎么回事吗？进入天津理工大学功能晶体研究院，步入吴以成院士牵头、联合山东大学晶体材料研究所及中国工程物理研究院激光聚变研究中心共建的“晶体材料全国重点实验室”，那些色彩斑斓、闪耀光泽的功能晶体令人瞩目。在这里，关乎国家重大工程及未来产业命脉的战略材料，正从原子层面悉心栽培，逐步成型的过程引人好奇。
“这些高温炉子我们私下称呼为‘炼丹炉’，里面温度能突破2000摄氏度，控制精度达到±0.1摄氏度。”徐永宽指着电子显示屏，注视着炉内一颗微小籽晶的缓慢转动。他和同事们需每日巡查多次，时刻关注温度变化、核实数据记录、排查细微波动。即便晶体每日仅增长五毫米，肉眼也难以察觉明显进展。
“仅凭肉眼观察不够，炉内高温且完全封闭，如同个隐形‘黑匣子’。”徐永宽解释道。为此，他们给这个“黑匣子”装上了“透视眼”——借助计算机仿真技术，将晶体生长的每一步完整复现，使物理机制变得清晰可辨；并构建“虚拟实验室”，让原本难以控制的晶体缺陷变得精准可操作。
“瞧这翠绿的晶体，品质相当不错！”徐永宽指着实验台上的“大萝卜”晶体向记者说明，此类大尺寸激光晶体通常需要两个多月方能培育完成，其应用领域涵盖激光切割技术、医疗仪器以及国家重点工程。
磷化铟和碳化硅晶体，是团队目前攻关的焦点。前者作为高速光模块的核心衬底，直接影响着人工智能数据中心和5G/6G通信的传输效能；后者则对AR眼镜的制造和AI芯片先进封装至关重要。尽管这两种晶体材料已步入商业化阶段，但目前生产效能和成品率不尽人意，造价高昂，难以满足产业高速发展的需求。经过数年攻坚，团队成功开发出一种全新的晶体生长技术，预期能使磷化铟的成品率从当前行业普遍的10%提升至50%以上。
得益于多项国家、天津市科研基金以及产学研合作项目的资金支持，团队在半导体单晶材料领域实现阶段性突破，已成功完成大尺寸光学级碳化硅单晶和采用VB法（坩埚下降法）培育的新型磷化铟单晶的实验室小规模试制，即将在天津理工大学与滨海高新区共建的“功能晶体材料成果产业化基地”实现转化应用。
从实验室走向产业前沿，天津理工大学的科技创新布局远不止这些。在天津理工大学海洋能源学院某处走廊，陈列着学生设计制作的海上综合能源岛模型。模型上，有能捕捉风能的“大风车”、收集波浪能的发电装置、随波逐流的太阳能板，以及智能调控的系泊系统。
“这是学生们创新实践的成果，也是学校依靠科技创新培育海洋新质生产力的一个缩影。”海洋能源学院党委书记姚烨介绍道，学校正牵头协调天津、海南、深圳等多地，推进海上综合能源岛的规划研究与示范项目，推动从理论研究、关键技术突破迈向工程项目和产业落地，计划在“十五五”规划期内将技术蓝图变为现实。
海洋能源学院院长高喜峰阐述项目构想：该能源岛融合风电、光伏、波浪能及潮流能，能达成全天候绿色电力生产。通过多能智能微网和氢、氨、醇、油转化技术，将绿电转化为零碳燃料，可供远洋船舶使用作为补给能源。同时，深度融合智能计算中心，叠加渔业、畜牧业、旅游业等多元产业，形成“能源—数据—绿色化工—交通”一体化的全产业链生态闭环。
创新永无止境，报国矢志不渝。近年来，天津理工大学紧密围绕人才培养和科技成果转化，将现代科技知识与思想政治教育深度融合，成功实现从知识传授向价值引领的跨越。校长陈胜勇强调，学校将持续深化“政产学研用”协同创新格局，让科研探索与立德树人同频并进，着力培养更多适应新时代要求的跨学科复合型英才。