探索“材料创造美好世界”的力量——北京中学国际部学子走进人工晶体研究院
2026 年 8 月 26 日，北京中学国际部学生受邀走进中材人工晶体研究院有限公司，参加以“融合·共生”为主题的科普活动，近距离感受人工晶体材料的科技魅力。
本次活动融合了趣味实验、展厅参观、科普专家报告等多元形式。率先开始的趣味切冰实验，瞬间点燃了同学们的热情。通过亲手操作，同学们直观理解了材料导热系数的概念。实验选取石英晶片、石墨烯、人造金刚石三种导热系数各异的材料，利用人体 37℃体温通过高导热材料传导至冰面，实现融冰切割。
三种材料的性能差异非常直观：石英晶片导热系数远低于另外两种，切割时需要较大压力，费时费力；石墨烯导热系数达 1500 至 1800 瓦每米·开尔文，质地如纸片般轻薄，轻轻按压即可切开冰块；而人造金刚石导热系数高达 2200 瓦每米·开尔文，几乎毫无阻力，轻放在冰面上便能快速切割，学生直呼“像切豆腐一样”。
走进展厅
在展厅参观环节，同学们近距离观察了激光晶体、红外窗口材料、微晶、闪烁晶体、压电晶体、金刚石等材料实物，了解了沈德忠院士团队攻克国际晶体难题的经典院史故事。展厅中还展示了人工合成大尺寸水晶与人造金刚石实物，对比了天然晶体与人工晶体的差异。
三场专家报告
01 谢会开老师《万物互联与 MEMS 技术》
“手机里的陀螺仪、加速度计，都离不开 MEMS(微机电系统) 器件。”谢老师从智能手机入手，讲解了微机电系统的基本原理与广泛应用，并指出 AI 芯片散热、脑机接口等前沿方向均对晶体材料提出了明确技术需求。他寄语同学们：“中学阶段要打好数理化基础，保持好奇心与主动提问的习惯，不要被动接收知识。”
02 刘学超老师《太空炼丹炉与晶体生长》
刘老师介绍了中国空间站高温材料实验舱——这个被称为“太空炼丹炉”的装置，仅用 500 瓦功率即可实现 1600℃加热，外壳温度却只有 39℃。它历时 7～8 年研发，可同时管理 16 份样品，已在轨稳定运行超过 1300 天。刘老师还介绍：中国空间站已完成 T 字型三舱构型建设，2028 年将发射扩展舱，后续将逐步搭建月球科研站。
03 孙军老师《从矿物宝石到光电晶体材料》
孙老师从钻石、蓝宝石、红宝石、祖母绿、猫眼石五大宝石切入，讲解了人工合成晶体技术的蓬勃发展——“当前培育钻石毛坯价格已降至 800 元/克拉。”同时指出，人工晶体是我国高科技领域具备国际领先地位的方向。最后他分享了一个发人深省的观点：“人与其他动物的核心区别，是代际知识的积累与传承。在自然界面前，人类仍有极大的技术追赶空间。”
半天的科普之旅虽短，但人工晶体技术攻关的厚重历史、三场报告中展现的科学前沿、切冰实验中亲手触摸到的尖端材料，已在北京中学国际部学子心中播下了科学的种子，它将生根发芽，茁壮生长。
学生感想
刘书瑶：
能参加了人工晶体院第七次“善用资源日”开放活动，我感到十分荣幸。伴随着简单的开场仪式，一场奇妙的材料科学之旅就此开启。
最让我记忆犹新的其实是第一个趣味实验。我们用石英石、石墨烯和金刚石三种不同材料尝试切割冰块。一开始的石英石其实很难切得动，但轮到石墨烯的时候效果就非常明显了。石墨烯摸上去非常地软，但在接触到冰块的时候却能轻松地将其切开。只要把它放在上面即可，用力下压反倒不行，这也让我想到了非牛顿流体。
柔软的材料能切开坚硬的冰块，我本以为这是高深难懂的原理，却没想到只是我们学过的导热原理。因为这三种材料都有优越的导热性能，我们手上的热量通过石墨烯快速传递到冰块上，就把冰切开了。其实科学离我们并不遥远，很多神奇现象的背后，只是简单的科学原理!
随后我们集体参观了晶体院展厅。展厅里陈列着各式各样的人工晶体，展示着我国晶体科研六十多年的发展成果，琳琅满目的晶体展品，让我大受震撼。我们也摸了很多的展品，好像每一个的手感都不一样。以前在课本和网上才能看到的东西，如今也真真切切地出现在了我们眼前。
最后的两个小时，三场干货满满的专家科普讲座正式开始，分别围绕着 MEMS 技术、太空“炼丹炉”与矿物宝石这三个主题展开。一看到名字，这个太空炼丹炉一下子就把我吸引住了，刘学超专家在讲座的过程中还联系到了《西游记》里孙悟空的火眼金睛。那些古老神话里的奇妙想象，正在被现代科学一步步变为现实啊!而且刘学超专家在后面提到他接触这个太空炼丹炉的时间比接触他的孩子还多。可见他把自己的一生都奉献给了科研和太空，这种忠于职守与对国家的辛勤付出也是我们每个人该去学习的精神。
关于钻石的分享也同样有意思，在现场我也提出了一个困扰我很久的问题，那就是中西方的差异会不会带来审美的不同。中国人喜欢玉，而西方国家的人则更喜欢钻石珠宝之类的。孙军专家给了我非常准确的回答：中国人大多偏爱天然翡翠玉石，看中的是它浑然天成、不可复制；而西方国家更爱钻石，即便很多的钻石可以人工合成加工。所以一块晶体不只有着科学的属性，更承载着不同地域的文化与传承。
一上午的参观学习转瞬即逝，我明白每一块闪闪发光的晶体背后，都是无数科研人员日夜钻研的成果，包括其他伟大的发明和科研成果，它们从来都不是凭空出现的。从前那些只存在于神话中的东西给人类种下了想象的种子，而科技也在把这些幻想浇灌成现实!
作为青少年，我们应当保持这份好奇心，多观察，多思考，走近科学，热爱科学。希望我也能不断学习，向着科学的方向探索，期待有一天，也能为祖国的材料事业贡献属于自己的一份微光!
丁凡修：
一枚小小的电子器件，如何为精密设备提供稳定时间基准?微观材料结构又如何支撑激光、航空航天等领域的技术发展?带着这些疑问，今天上午我们走进了中材人工晶体研究院，这也是我第一次系统接触晶体晶振与 MEMS 微机电系统。
在此之前，这些名词对我而言只是遥远抽象的符号，只在科普中偶有接触，不知其原理与作用。这次学习让我发现，压电效应、机械振动等前沿技术的运作，本质都是基础理论的延伸。我曾误以为电子产品的时序控制全依赖芯片，却忽略了稳定的“时间基准”不可或缺。参观后我才明白，依靠压电效应振动的石英晶振，正是电子器件的“时钟”。而这座始建于 1963 年、隶属于中国建材集团的研究院，正是我国第一块石英晶体的诞生地。
随后了解的 MEMS 技术进一步拓宽了我的视野：现代工艺可将机械结构微型化并与电路集成，制成微型谐振器件。二者各有所长——石英晶体精度突出，MEMS 体积小巧、抗震更强，适配不同使用场景。我在答疑环节也针对二者的适用范围提出了困惑，并得到了专家耐心解答。展厅还展示了人工晶体在光、电、热、力、磁方面的特性，以及其在通信、航天等重大工程中的应用，让我直观感受到晶体材料支撑上百项国家重大工程的强大力量。
随着讲解深入，我逐渐明白晶体与 MEMS 并无绝对优劣之分，材料特性与制作工艺决定了性能，工程师会根据场景做出取舍。技术的发展也并非非此即彼的淘汰：MEMS 凭借便携耐用优势广泛应用在消费电子，石英晶体依旧在高精度通信领域发挥价值，新旧技术相互补充、各司其职。六十余年间，晶体院斩获多项国家科技进步奖项，始终胸怀“国之大者”，深耕关键基础材料，兼顾科技创新与科学普及，这份坚守令我敬佩。
正如孙军博士所说：“人与动物的区别是，人会学习。”这次活动让我真切看到基础材料背后丰富的知识体系。感谢晶体院和各位讲解老师，为我们搭建了走近前沿材料科学的平台。这段经历拓宽了我的认知边界，更激励我在今后学习中保持好奇与思考，持续探索科学世界。
王思远：
我来到东坝人工晶体研究院参加科普研学活动，近距离感受了我国晶体材料研究的创新魅力。展览馆中，我们认识了晶体的多种类型，了解了研究院在多个领域的重要成果；三位专家的讲座更令我大开眼界。
第一位专家介绍了 MEMS 技术，这项技术藏身于日常设备中，让手机实现触控感应、自动翻屏、调光等功能，未来发展前景广阔。第二位专家讲解了被称为“太空炼丹炉”的空间站晶体生长装置，独特的设计使其仅用五百瓦功率便可达到 1600℃高温，而外壳仍保持 30℃左右，令我惊叹。他还讲到，太空微重力环境能生长出地面难以制备的高品质晶体。第三位专家则介绍了晶体分类与人工合成方法，如今多数宝石晶体已可人工制造，深刻影响着宝石行业。
过去，我总觉得晶体科学离生活很远，这次才明白，小小的晶体支撑着航天、电子等众多高科技领域。我国科研工作者攻坚克难、不断突破，令我由衷敬佩。
这次人工晶体之旅，让我看到了一个全新的微观世界。今后我要扎实掌握课本知识，保持好奇，多观察、多思考，希望未来也能为祖国的科技发展贡献一份力量。