新火：从祝融到纳米火

《科技日报》报道了上海交通大学胡志宇的两大科技创新性研究成果，即世界首创的用“纳米火”实现全固态发电芯片和自主设计国际领先的中国牌红外显微热像系统。《新火：从祝融到纳米火》是胡志宇教授将自己的科技创新历程以科普故事的形式讲述给普通读者，让普通读者感知中国在这一领域的世界级前沿技术的来龙去脉，激发广大读者对科学、科技的兴趣。 

全书各章节以不同的“新火”为关键词，从宇宙大爆炸的奇点这一“天火”为起点，依次介绍了地火、生火、点火、烛火到新火（即纳米火），后半部分从新火出发，依次介绍了芯火、冰火、种火和逐火。
前半部分是时间线，讲述人类发现火，认识火，研究火，使用火，控制火，制造火，再到纳米火的过程，后半部分是空间线，从纳米火出发，讲述纳米火芯片的研发过程，在不同尺度空间的应用场景，最后讲述碳中和、碳达峰等能源问题的关键技术。本书将带领读者身临其境感受科技创新波澜壮阔的时间与空间。

在科普表现形式上，为了让普通读者也能看明白，读得懂，悟得透，甚至用的上，从大家耳熟能详的内容讲起，用讲故事的形式，逐步为读者搭建了解这一前沿科技的底层逻辑和知识储备。同时用打比方来介绍深奥的科学理论，如用蚂蚁和大象的例子介绍尺度理论。
本书的特色是图文并茂，侧重故事性、趣味性、通俗性和知识性，是一本以介绍前沿工程科技为主题的包含科学史、工程科技史、中国传统文化的科普作品。作为一本科技主题的科普作品，本书在产品设计上力求呈现科技感，使用了信息图、融合出版等技术，让读者直观地理解前沿科技的基础知识，身临其境地感知即使是最前沿的科技成果也跟我们的现实生活息息相关。
只要有了科技创新的知识、思维和意识，普通人也可以走上科技创新的道路。

纳米火即火在纳米尺度的燃烧，是上海交通大学胡志宇教授的世界首创科技成果，应用之一是有温差即可实现发电，在新能源动力开发乃至星际航行都具有非常重要的意义。《新火：从祝融到纳米火》以不同的“新火”为关键词，从宇宙大爆炸的奇点这一“天火”为起点，前半部分是时间线，讲述人类发现火，认识火，研究火，使用火，控制火，制造火，再到纳米火的过程，后半部分是空间线，从纳米火出发，讲述纳米火芯片的研发过程，在不同尺度空间的应用场景，最后讲述碳中和、碳达峰等能源问题的关键技术。本书将带领读者身临其境感受科技创新波澜壮阔的时间与空间。

胡志宇 物理学博士、工商管理硕士，国家特聘专家、二级教授、博士研究生导师、科普中国专家，上海交通大学“致远”讲席教授，张江高等研究院未来材料创制中心纳微能源创新团队主任，英国皇家化学学会会士(FRSC)和多个学术期刊副主编与编委。累计发表科研论文 180 余篇，于国内外获数十项科研与教学奖项，其中包括极具影响力的 2024 年度““R&D 100”可持续创新者奖、教y部-华为“智能基座”栋梁之师奖，以及美国能源部部长亲函嘉奖等殊荣。拥有40余项发明专利，已出版6部中英文专著及教材。主要致力于微纳尺度能量转换、微纳发电芯片、先进传感器、纳米构建功能材料等关键领域的研究。相关研究成果得到了国内外众多媒体的报道，如新华社、人民日报、科技日报、文汇报、大公网、美联社、R&D World、泰晤士报等。相关成果成功入选2022 年瑞典皇家工程科学院(IVA)年度重大科学进展。

目录

1天火
开天辟地的宇宙大爆炸 / 1
奇点，照亮宇宙的火把 / 2
超新星的诞生 / 6
燃烧的太阳温暖了地球 46 亿年 / 9
祝融与普罗米修斯，人类的火种 / 13

2地火
地球上的火与热 / 19
地球上所有的物体都有温度吗？ / 20
看不见摸得着的热到底是什么？ / 21
为什么烤过的红薯会烫手很久？ / 24
如何测量一根头发丝的温度？ / 29

3生火
整个人类文明都建立在对火的认知上 / 37
地球生命的起源 / 38
人体是线粒体驱动的热机 / 45
从钻木取火到刀耕火种 / 56
火的“药”的确劲儿大 / 62
绚丽的烟花与热闹的爆竹 / 69
诺贝尔的炸药为世界开辟了道路 / 76

4点火
火驱动了工业革命的发展 / 81
能源，给岁月以文明 / 82
第一台实用的蒸汽机：纽科门蒸汽机 / 83
瓦特的改进提高了蒸汽机的效率 / 87
火车跑得还没有马快 / 91
第一次工业革命让机器解放了人力 / 93
焓与热力学第一定律 / 98

5烛火
决定世间万物生长的尺度定律 / 101
决定世间万物的尺度定律 / 102
蚂蚁比大象力气大 / 105
核裂变之火源于一条细细的红线 / 109
仅需要两个原子的核聚变之火 / 118
我们能否生活在没有化石燃料的世界？ / 125

6新火
可以捧在手里的纳米火 / 129
热的尺度效应：可持续性燃烧的第四个条件 / 130
纳米火诞生于一次意外 / 135
纳米火与固态间热电子发射 / 145
仅仅20纳米厚平面燃烧的纳米火 / 150
纳米火构成了世界上最小的火炬阵列 / 155

7芯火
芯片上的发电厂 / 161
什么是热电发电技术？ / 162
热的尺度效应理论 / 166
纳米尺度热机：微纳热电芯片 / 171
能够分辨颜色与物质的传感器 / 177
能够分辨绘图与音乐的传感器 / 185
微纳热电芯片在芯片级制冷方面的应用 / 189

8冰火
通过制冷发电可能吗？ / 193
不用电就可以冷却的红外辐射制冷 / 194
新兴能源技术：从太阳和冷空间收集不间断电力 / 199
如何通过给地球降温来发电？ / 203
辐射制冷与微纳热电芯片组合发电 / 211

9种火
给太阳“搬”个家 / 219
分子光储热技术（MOST）实现“种太阳”的梦想？ / 220
给太阳能搬个家再发电 / 223

10逐火
重返星辰大海，纳米之火可以燎原 / 231
碳中和与全球气候变化带来的挑战与机遇 / 232
寻找人类与自然的共存之道 / 235
基础科学研究与科技创新应用，这么近，那么远 / 238
摒弃“山寨”、勇于创新，纳米之火必可燎原 / 241

主要参考文献 / 243

结语 / 245