天津理工大学功能晶体研究院副院长徐永宽展示晶体实验设备。
记者 张立 摄 种植庄稼十分常见，但培育水晶也算得上一种新体验？
在天津理工大学功能晶体研究院，步入吴以成院士牵头组建的“晶体材料全国重点实验室”——该实验室联合山东大学晶体材料研究所、中国工程物理研究院激光聚变研究中心共同打造，五彩缤纷且光彩夺目的功能晶体引人注目。国家重大工程与未来产业的关键材料，就在此处从原子尺度开始培育，逐步形成，尺寸逐渐增大。
“这些设备我们称作‘炼丹炉’，当前内部的温度已超2000摄氏度，温度控制精度达到±0.1摄氏度。”副院长徐永宽借助炉体外的电子显示屏，观察炉底一枚微小籽晶的缓慢转动。他和团队每天都要反复检查多次，监测温度、审视数据、排查波动，尽管晶体每日仅能增长5毫米，人眼几乎难以察觉明显变化。
“单靠肉眼观察效果不佳，炉子内部温度高且完全封闭，堪称一个‘黑匣子’。”徐永宽谈道，他们为这个“黑匣子”配置了“透视眼”——借助计算机模拟重现晶体生长的全过程，让物理机制显得格外明晰；创设“虚拟实验室”，将原本难以掌控的缺陷变得精准可调。
“观察这个晶体，品质相当不错！”徐永宽对记者展示实验台上一根刚出炉的翠绿“大萝卜”，这种大尺寸激光晶体至少耗时两个多月培育完成，主要用于大尺寸叠片激光器、医用手术器械以及国家重大工程项目。” 不过，令徐永宽更为骄傲的，是团队在磷化铟与碳化硅等半导体晶体制备技术上的突破。
磷化铟晶体构成高速光模块核心芯片衬底，直接影响AI（人工智能）数据中心及5G/6G通信的传输能力；碳化硅晶体则是光波导用AR（增强现实）眼镜和AI芯片先进封装的关键元素。
“尽管这两种晶体材料已进入商业应用阶段，但目前生产效能与成品率均有待提升，生产成本持续高位，难以满足行业迅速扩张的需求。”徐永宽坦言，经过数年钻研，团队成功研发出全新晶体生长方案，能使磷化铟的成品率从当前行业10%大幅升至50%以上。
在国家及天津市多项科研基金和产学研基金支持下，团队在半导体单晶材料领域取得关键进展，已完成大尺寸光学级碳化硅单晶和新型VB法（坩埚下降法）磷化铟单晶的实验室小规模测试，即将在学校与滨海高新区共建的“功能晶体材料成果产业化基地”实现商业化落地。
从实验室走向产业最前沿，天津理工大学的科技创新策略，并非仅限于此。
在天津理工大学海洋能源学院某个走廊，陈列着该院学生设计制作的海上综合能源岛模型。“岛”上装置着可在海面上捕风发电的“风力发电机”、能够捕捉海浪能量的发电设备、随波浪摇摆的海上光伏板，以及智能化调节的系泊系统。
“这里展示的是学生创新创业的杰作，也是学校依靠科技革新推动海洋新质生产力的体现。”海洋能源学院党委书记姚烨向记者介绍，学校正主导天津、海南、深圳等多个地区的海上综合能源岛规划研究及示范项目，从理论探索、技术攻坚逐步延伸至工程实践与产业推广，计划在“十五五”规划期间将技术路线变为现实。
海洋能源学院院长高喜峰阐述，海上综合能源岛整合风力发电、光伏发电、波浪能发电及潮流能发电，可实现全天候绿色电力生产；借助多能智慧微网和氢氨醇油转换技术，将绿色电力转化为零碳燃料，作为远洋航运的能源补给地；同时深入融合智能计算中心，叠加渔业、畜牧业、旅游业等多元产业，塑造“能源—数据—绿电化工—交通”全产业链协同体系。
创新永无止境，报国矢志不渝。近些年，天津理工大学专注人才培养与成果转化，深入融合现代科学教育与思政培育，实现从知识传递到价值引导的跨越。校长陈胜勇表示，学校将持续强化“政产学研用”协同创新机制，让科研探索与人才培养同频并进，培育更多适应新时代需求的跨学科复合型人才。
