2001年，蔡在中国科学技术大学参加工作，主要研究方向是复杂流体力学和空气动力学。两年以后，遇到了一次公派出国留学的机会。虽然是自费，要承担一笔不小的学习费用，但为了获得更大的发展空间，学到国外领先的知识和技术，得到前沿学术大家的指点，蔡欣然踏上了前往美国加利福尼亚的征途。到那儿以后，做了访问学者，他主要的研究兴趣更多地转移到传热和能源领域。
在加州的罗克韦尔科技中心，蔡工作了7年时间。那里是世界热传导技术的前沿地带，他得以接触到该学术研究领域的国际最新进展情况。在谈到那里与国内的区别时，他感受颇深地说，在国内做学问，时间上迟滞一些，创新的冲动并不太强烈。在国内更注重学习，而不是创造。在这个新科技成果不断涌现的时代，一个人的成长要适应这个环境，适应这个社会，才能发挥出自己的一技之长。当发现自己的成果能够有用武之地时，就要努力想办法去实现它。对于创业者来说，第一步就是要获得支持，也就是要得到资金支持。其实，争取资助的过程，也就是了解社会需求的过程，也是自己了解新技术的过程。正是循着这一思路，蔡的团队总是主动寻找需求自己科研成果的公司，而不是坐等厂家上门来找产品。
在美国，蔡与一些军工企业，包括波音等大公司有商业合作，为它们开发新产品和新技术。蔡的科技研发，主要是在大学里做基础研究。就是先把技术问题搞清楚，探索解决方案，再应用到实际中去。