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發(fā)表于：2024/08/14 18:49:24
穿在身上的衣服能發(fā)電，汽車(chē)不光底盤(pán)、而是全身都有電池，還有特別“抗揍”的柔性護(hù)具，這些你想不想擁有？從高校實(shí)驗(yàn)室，到工廠生產(chǎn)線，擁有它們不是夢(mèng)，在未來(lái)材料的賽道上，這些新鮮又奇特的材料正在走向我們的生活。
從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線 未來(lái)材料走向生活
如果你喜歡看科幻電影，就會(huì)發(fā)現(xiàn)很多角色身上的戰(zhàn)衣充滿科技含量，是他們超能力的來(lái)源。內(nèi)置的生命體征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)讓角色在激烈的戰(zhàn)斗中時(shí)刻了解自己的身體狀況，同時(shí)因?yàn)橄冗M(jìn)的儲(chǔ)能技術(shù)，也會(huì)一直能量滿滿。這些戰(zhàn)衣也成為他們保護(hù)自己的絕佳神器。盡管現(xiàn)實(shí)生活無(wú)法像科幻電影那般極致，但在科研人員的不斷探索下，集成電路材料、先進(jìn)能源材料、生物醫(yī)用材料、新型顯示材料等未來(lái)材料正不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越豐富。
你是否想象過(guò)，我們穿的衣服，背的背包不僅能儲(chǔ)存電能，還能隨時(shí)為手機(jī)等隨身電子產(chǎn)品供電？這樣的“科幻場(chǎng)景”，已經(jīng)由復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)變成了現(xiàn)實(shí)。不久前，他們?cè)诟咝阅芾w維聚合物鋰離子電池以及電池織物的研究中取得了新突破，其原創(chuàng)性科研成果在國(guó)際上處于領(lǐng)先水平。
眼前這些纖維布料，不僅柔軟透氣，像衣服一樣可以隨意揉搓和疊放，還能為手機(jī)等電子產(chǎn)品供電，之所以這么神奇，是因?yàn)椴剂侠锩妗安亍敝甙踩耘c高儲(chǔ)能性能的纖維聚合物鋰離子電池。由于傳統(tǒng)電池里的有機(jī)液體電解質(zhì)容易泄漏并有著火爆炸風(fēng)險(xiǎn)，復(fù)旦科研團(tuán)隊(duì)便想到在纖維電池里構(gòu)建孔道，有效突破了安全性低的瓶頸，由此破解了柔性纖維電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用“最后一公里”的難題。
復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系和纖維電子材料與器件研究院教授 彭慧勝：纖維電極我們讓它們里面有孔道，那么前驅(qū)體是液體，就像膠水一樣，它可以沿著孔道往里面滲透進(jìn)去。滲透進(jìn)去以后，我們?cè)偻ㄟ^(guò)化學(xué)反應(yīng)，讓它從液態(tài)變成類(lèi)似于果凍狀的凝膠電解質(zhì)，這樣凝膠電解質(zhì)就被穩(wěn)定地固定在孔道里面了，它就不會(huì)出來(lái)了，也不會(huì)有著火燃燒的安全隱患了。
纖維聚合物鋰離子電池是一種先進(jìn)能源材料，正是由于它具備了高安全性與高儲(chǔ)能性能，就可以在高低溫和真空環(huán)境中使用，甚至在遭受外力破壞，如水洗、變形、磨損、切割后，仍然可以安全穩(wěn)定地為用電器供電，自身還可以進(jìn)行循環(huán)充電補(bǔ)能。
因此，未來(lái)在消防救災(zāi)、極地科考、航空航天以及新能源汽車(chē)、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、軟體機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域，纖維電池的應(yīng)用前景十分廣闊。
復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系和纖維電子材料與器件研究院教授 彭慧勝：可以把它做成核心的材料，然后跟其它材料進(jìn)行復(fù)合，復(fù)合以后可以做成汽車(chē)的車(chē)身、車(chē)頭、 車(chē)尾，它就不是光底盤(pán)的電池可以給它提供動(dòng)力，它整個(gè)的車(chē)身、車(chē)頭、車(chē)尾全部是電池，整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航能力就會(huì)非常遠(yuǎn)。
有趣未來(lái)材料 如何影響我們的生活
未來(lái)材料還有哪些？它們會(huì)怎樣影響我們的生活？這些答案就在很多高校的實(shí)驗(yàn)室里，比如高分子材料、柔性超材料等等。下面就跟我們的記者走進(jìn)高校實(shí)驗(yàn)室，帶大家看看有趣的實(shí)驗(yàn)，感受一下這些新材料的神奇之處。
總臺(tái)央視記者 李晶晶：在我手里的并不是一塊橡皮泥，但它卻可以和橡皮泥一樣可以隨意地揉捏，把它拉扯到一定程度的時(shí)候，它還能像液體一樣流動(dòng)。雖然它外表看起來(lái)軟軟的，但只要有外力沖擊就會(huì)變得堅(jiān)硬無(wú)比，甚至非?！翱棺帷薄＿@種神奇的物質(zhì)就是西安交大團(tuán)隊(duì)研發(fā)的納米智能吸能凝膠。利用它遇強(qiáng)則強(qiáng)的特性，這款防護(hù)材料主要用來(lái)制作護(hù)具，保護(hù)我們的身體在外力沖擊時(shí)不受傷害。
我們?cè)賮?lái)做一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)雞蛋從一米的高處掉落會(huì)發(fā)生什么呢？
無(wú)保護(hù)裝置下雞蛋碎裂；我們?cè)僭囈淮?，這次我們放入保護(hù)裝置，掉落的雞蛋會(huì)完好無(wú)損。
奧秘就藏在這種高分子有機(jī)凝膠上，它是團(tuán)隊(duì)研發(fā)的另一種防護(hù)材料。生活中，我們使用手機(jī)、平板等電子設(shè)備時(shí)難免意外掉落，導(dǎo)致屏幕碎裂，而這種新型的凝膠材料可以用來(lái)制作電子設(shè)備的柔性屏幕，成為靠譜的“屏幕衛(wèi)士”。
再來(lái)說(shuō)另一種可穿戴的新材料，華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)就研發(fā)出一種特定的柔性超材料，可以彎曲，折疊，拉伸，壓縮，變形后仍能保持高效的光、聲、力的調(diào)控性能，可以把它制作成能夠矯正色盲的隱形眼鏡，這種材料具備高穩(wěn)定性，高舒適度和低成本的優(yōu)點(diǎn)，能提高患者對(duì)不同顏色的辨別能力，在未來(lái)的實(shí)際應(yīng)用中具備很大的潛力。
解決“轉(zhuǎn)化”煩惱 科技成果走向“生產(chǎn)線”
高校實(shí)驗(yàn)室里藏著這么多科技創(chuàng)新，怎樣讓它們從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)線，走進(jìn)我們的生活中。
在前面的短片里，記者親身體驗(yàn)了西安交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)高分子防護(hù)材料的實(shí)驗(yàn)效果，現(xiàn)在，這粒科技創(chuàng)新的“種子”也已經(jīng)成為“市場(chǎng)新寵”。
張彥峰是西安交大高分子防護(hù)材料研發(fā)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，為了提高成果轉(zhuǎn)化效率，他每天都在想方設(shè)法擠出時(shí)間，和科研團(tuán)隊(duì)、生產(chǎn)企業(yè)，討論產(chǎn)品的完善方案。無(wú)論是在高鐵上，還是在實(shí)驗(yàn)室里，每次一說(shuō)到他們的新材料，張彥峰都充滿激情。
西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院副院長(zhǎng) 張彥峰：這種材料以后可以用在很多地方，比如說(shuō)我們高鐵、飛機(jī)，風(fēng)電葉片的一些貼膜。因?yàn)樗诟咚龠\(yùn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)有很多侵蝕， 做成一個(gè)超強(qiáng)超韌的“鎧甲”，就能夠防止本體材料被侵蝕掉，做到綠色環(huán)保，符合未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
盡管對(duì)研究成果很有信心，但怎么讓科研成果從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)線，張彥峰和團(tuán)隊(duì)也曾遇到過(guò)“轉(zhuǎn)化”的煩惱。缺乏有吸引力的激勵(lì)機(jī)制“不想轉(zhuǎn)”，和缺乏有前瞻性的支撐體系“不會(huì)轉(zhuǎn)”，是很多高校科研成果轉(zhuǎn)化中的兩大堵點(diǎn)。
針對(duì)這一問(wèn)題，西安交大首先通過(guò)“先確權(quán)、后轉(zhuǎn)化”的模式，為科研人員從事成果轉(zhuǎn)化吃下“定心丸”，激發(fā)他們的創(chuàng)新創(chuàng)造活力和成果轉(zhuǎn)化積極性。
西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院副院長(zhǎng) 張彥峰：我們學(xué)校出臺(tái)了雙肩挑的校管干部政策，因自己的科研轉(zhuǎn)化而引起兼職兼薪，組織部和學(xué)校的黨委是可以進(jìn)行批復(fù)和推進(jìn)的。我們從制度松綁上來(lái)講，自己的本職工作做好的前提下，可以向外推廣自己的科技成果進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)作。
激發(fā)創(chuàng)造活力只是第一步，讓一顆科技種子，結(jié)出沉甸甸的果實(shí)，還需要很多“陽(yáng)光雨露”。面對(duì)科技成果轉(zhuǎn)化中的資金壓力，學(xué)校幫助張彥峰團(tuán)隊(duì)引入金融資本、種子基金、天使基金。如何圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈？在西安交通大學(xué)西部科技創(chuàng)新港的孵化機(jī)制中，張彥峰也找到了更優(yōu)解，從原來(lái)的自建產(chǎn)線轉(zhuǎn)變?yōu)槔贸墒飚a(chǎn)線。
西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院副院長(zhǎng) 張彥峰：學(xué)校大力推進(jìn)我們校企合作研究院的建設(shè)，我們現(xiàn)在跟世界500強(qiáng)、中國(guó)500強(qiáng)已經(jīng)有197家簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，大的公司會(huì)給我們注入更多的經(jīng)營(yíng)管理、商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的一些隊(duì)伍和經(jīng)驗(yàn)，大大促進(jìn)了老師科創(chuàng)轉(zhuǎn)化的進(jìn)度。
加快科技成果轉(zhuǎn)化的步伐，科研人員既要能?chē)@創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈，反過(guò)來(lái)，也要能?chē)@產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈。
西安交大教授吳朝新一開(kāi)始就瞄準(zhǔn)了有機(jī)發(fā)光材料和封裝材料的市場(chǎng)，在學(xué)校的支持下，他成立了由“科學(xué)家+工程師”組成的高科技新材料公司，并積極和相關(guān)企業(yè)對(duì)接。針對(duì)手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上手機(jī)折疊屏等柔性電子器件的封裝膠水材料被國(guó)外壟斷的情況，他們與國(guó)內(nèi)的材料廠商密切配合、協(xié)同攻關(guān)，自主研發(fā)的有機(jī)薄膜封裝膠水實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)替代量產(chǎn)。團(tuán)隊(duì)還緊跟市場(chǎng)反饋和客戶要求，加強(qiáng)技術(shù)迭代升級(jí)，滿足產(chǎn)業(yè)需求。
西安交大電子與信息學(xué)部電子科學(xué)與工程學(xué)院教授 吳朝新：我們的優(yōu)勢(shì)在于我們可以快速進(jìn)行技術(shù)迭代，和我們的客戶密切配合，可以針對(duì)他們的要求協(xié)同創(chuàng)新，我們?cè)谒麄兊囊笙聦?shí)現(xiàn)了一些樣品之后，他們能夠迅速及時(shí)去評(píng)測(cè)，反饋給我們很多信息，這些信息就是我們不斷迅速迭代的一個(gè)依據(jù)。
截至目前，他們已申請(qǐng)國(guó)內(nèi)專(zhuān)利50余項(xiàng)，國(guó)際專(zhuān)利3項(xiàng)。吳朝新說(shuō)，從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)線，從國(guó)產(chǎn)替代到科技創(chuàng)新再到技術(shù)引領(lǐng)，還離不開(kāi)政府產(chǎn)業(yè)孵化等政策的支持。聚焦目前國(guó)際上最新的OLED顯示屏新型結(jié)構(gòu)材料以及光刻膠，目前，他們正在緊鑼密鼓地新建占地一百多畝的生產(chǎn)園區(qū)，預(yù)計(jì)明年6月投產(chǎn)。
西安交大電子與信息學(xué)部電子科學(xué)與工程學(xué)院教授 吳朝新：高校的科研成果轉(zhuǎn)化，它引入了資本、引入了客戶、引入了產(chǎn)業(yè)、引入了技術(shù)，使得老師特別能了解市場(chǎng)、了解客戶，了解某些產(chǎn)業(yè)的一些需求，能夠及時(shí)調(diào)整自己的這種研究方向，而且依托高校，人才團(tuán)隊(duì)的一些培養(yǎng)，技術(shù)迭代的這種創(chuàng)新都會(huì)得到更好的發(fā)展。
(總臺(tái)央視記者 李晶晶 李兵 王殿甲)