鸿绎智库｜跨界融合正成为中国青年科学家的“新常态”，材料创新有望来得更猛烈一些

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在科技领域，许多重大科技突破的产生都离不开材料的创新发展，而且，一种新材料一旦成功商业化，它所改造的往往不会是只是单一的企业，而是会改造企业所在的整个行业，甚至会将人类科技文明推向另一个高度。

 

随着时代的变化，当今材料技术整体发展态势也出现了很多新的特点，例如材料结构功能一体化、材料与器件集成化等等，除此之外，材料与物理、化学、信息、生物等多学科的交叉融合还在进一步加剧，多学科交叉在材料创新中的作用变得越来越重要。

 

9 月 2 日，由DeepTech深科技与富士康共同发起成立的鸿绎智库在北京举办了一场科学x 技术 x 产业鸿绎智库科创专家交流会，DT 君有幸在一场活动亲自聆听到几位鸿绎智库科研工作者的故事，他们来自不同的研究领域，其中一个共同点是，跨界、多学科融合正在成为了他们的材料相关研究中的关键因素。

 

未来鸿绎智库将每月举办科学 x 科技 x 产业交流会，欢迎科研工作者报名参加

 

徐升就是其中一名。如今正在加州大学圣地亚哥分校担任助理教授的他，正在和他的团队投入柔性电子材料的研发中，利用生物学和材料学的交叉融合，实现柔性电子材料在人体内的深度“跨界”。

 

“柔性电子材料是可弯曲可拉伸的。它可以像人的皮肤一样贴在人身上，且对人的皮肤的刺激很小，这是一个重要的优势。我们的柔性材料的主要用途是进行健康检测、人机互动等等。但现在的可穿戴电子器件有一些局限性，比如说其检测的信息主要来自皮肤表面。而我们课题组对这个领域的一个贡献是，我们把可穿戴电子器件的检测范围从皮肤的表面延伸到了皮肤以下”，徐升介绍说，“这样的延伸使得人们能够检测深层次的血压，例如心脏、肺或、肝直接相连着的血管的血压”。

 

图丨徐升（来源：DT君）

 

而蓝晶微生物CEO李腾，他所从事的研究领域可谓本身就是学科交叉融合的产物，那就是合成生物学。而合成生物学技术同样有希望在材料领域大放异彩。

 

合成生物学相当于工程化理念应用在生物学中，是这几年全球生物技术领域冉冉升起的一颗新星。李腾向我们介绍到，以往胰岛素是在猪的胰腺中提取出胰岛细胞，再将其胰岛素提取出来，到了20世纪70年代，有两位科学家用基因工程技术将人的胰岛素基因组装到大肠杆菌中，让大肠杆菌合成胰岛素，如今，人们不满足于此，终于把一段非常长的基因序列上信息放到一个生命系统中，让生命系统按照人们设想的样子工作，这就是合成生物学。

 

李腾创办的蓝晶微生物，就是致力于把合成生物学应用在微生物的优化上。“用微生物做制造可以带来潜力很大且非常高效的制造系统。经过精确的计算，微生物可以把能量变成一个特定产品，将简单的原料变成一个高附加值的产品”，他说。

 

图丨李腾（来源：DT君）

 

据李腾介绍，目前生物合成的材料可以代替一些石油制品，比如聚酯，但其中的成本很难降低，因为这涉及到生物技术和材料两方面的问题。而这种情况下，合成生物学正好能解决这个关键的问题，其中将有很大的机会。

 

而除了像柔性电子材料、依靠合成生物学制造材料以外，传统材料领域的科学家、中科院化学研究所高技术材料材料实验室主任赵彤同样在进行跨界创新。“我本来是从事有机高分子合成的，后来发现无机合成是个黑箱，即不可控，所以我想用高分子的办法让无机材料的制备变成可控”，赵彤说。

 

目前，赵彤正在用这样的思路为中国家电巨头美的开发微波炉的新型涂层。美的如今已经是全球最大的微波炉厂商，其微波炉产品需要大量的耐高温易清洁的内部涂层，这就意味着这种原材料涂层既有亲油性、耐高温的特质，也具有亲水性，而赵彤和他的团队已经开发出了这样材料，“我们的涂层现在基本实验上已经通过”，他说。

 

图丨赵彤（来源：DT君）

 

“融合跨界会成为一种大的趋势。就像一句话所说的，你未来不在跨界的餐桌上，就会在跨界的餐牌上”，艾瑞管理咨询公司总经理钟贺福说道，尽管他并不是一名材料学家，但他在听完中国青年科学家的分享后，感触良多。

 

他也在会议上抛出了值得深思的问题：科学家在做研究时，如何保证有长远的技术和布局，如何更多地去和具体的商业化产品结合？

 图丨麦立强（来源：DT君）

武汉理工大学材料学科首席教授麦立强教授长期致力于电化学储能材料和器件研究，他也深刻体会到不断涌现的市场新需求，正在要求着他们考虑更多技术布局方向。例如，徐升团队所做的人体内部检测技术会对电池提出新的性能需求，而且，未来再好的生物材料器件也是需要电池来支撑，这正是他们在做的一个方向。麦立强和他的团队开展了一系列的新型技术来改善电池的续航，而在储能装置上，提升其能量密度、功率密度、循环寿命和安全性也是研究者们的终极目标。

 

3D打印技术的发展在整个材料创新中也非常具有代表性意义，这个曾经被誉为是未来最具发展潜力的十大颠覆性技术之一,目前在一些细分的行业已经有了能够充分发挥其商业价值的用途。

 

根据中国科学院自动化研究所沈震副研究员的介绍，如今陶瓷 3D 打印有非常多的应用，比如打印精密铸造用的陶瓷模具，相对于传统方式具有短流程、智能化等优势。此外，生物陶瓷材料也是一个重要的发展方向。预计在 5 年后，陶瓷 3D 打印就能在骨科植入物方面取得较大的进展，用陶瓷取代目前的钛合金植入物能有更多的优越性，包括更易被人体吸收、不易过敏，更为舒适等。所以长远来看，医疗会是 3D 打印的主要应用方向之一。

 

沈震和他的团队大概在六年年前开始做光固化技术，这实际上是商用3D打印中精度最高的一个技术路线。目前，他们正和清华大学合作，制作航空发动机里边单晶叶片铸造用的型芯。由于这是陶瓷的材料，加工起来非常困难。按照原先的做法，一个型芯的设计到制造出来的产研周期大约为两年时间，而 3D 打印可以将这一过程缩短到六周。对于3D 打印发展，他表示：“自动化学科的特点就是要服务各个学科和领域，而 3D 打印这样交叉方向在这点上的体现更为明显。”

 

事实上，材料产业是一个其发展受到下游应用场景极大制约的产业。作为多个产业链的上游环节，材料产业很少出现新研发成果快速投入大规模使用的情况，相比互联网等其他产业，其市场化节奏较为缓慢。

 

中国科学院化学研究所搞技术材料实验室主任赵彤提到，材料走向应用的过程中，其缺陷成为关键影响因素。他说：“我们往往在基础研究上和国外不相上下，但总无法实现工业化应用。这其中的原因是，当材料发展到宏观应用阶段时，影响其性能的主要是材料的缺陷。一旦有缺陷，其性能就会数量级下降。所以如何在工业化量级上还能保证材料微结构的有序性，这是非常难的课题。”

 

但不可否认的是，看似缓慢的变化背后也正在集聚着巨大的能量，一旦释放将会导致市场格局和走势的剧变。中国的材料人中，也不乏正在从更宏观角度推动这场变革的人。

 

图丨金虹（来源：DT君）

纳米材料科学家出身的金虹，如今正在国家能源集团的一个中央研究院从事一些跟产业相结合的的研发以及项目管理。“我们一直选择有意义的领域，既要关注前瞻性，也要关注可以产业化、快速商业化的领域”，她说。在此基础上，金虹和她的团队提出了 6+1 聚焦领域，分别是煤的清洁转化技术、催化技术、功能材料、水处理技术、分布式能源以及氢能，此外还有一个先进技术平台。

 

而在金虹看来，中国不缺人才和技术，缺的是一个有效的管理模式，如何用好资金、人才来推动技术更好的发展，这其中有太多可以优化的地方。“目前，我们的项目管理分为三个层次。最底层的是研发项目；往上一个叫项目集，即有相关性的一些项目的集合；最后就是投资战略组合，如何通过投资组合才能最大限度的推动这些前瞻性研究？”，她介绍到。

 

根据科技部去年发布的《“十三五”材料领域科技创新专项规划》，政府推出的创新政策中，也提到针对不同的发展阶段，采取不同的组织和管理模式，例如产业化项目采取“全链条部署、一体化实施”的攻关模式，进行“跨学科合作”、“大兵团作战”，坚持目标问题导向，产学研用结合，实施材料领域重大工程和重点专项。

 

（来源：DT君）

 

而在当天的活动上，从材料人转型从事区块链可信任设备开发的宋鹏程同样为我们展现了中国材料人如今可以有更多选择的现状。而北京科技大学副教授王晓慧现在有一项和传统产业走得非常近的研究，那就是将虚拟现实技术运用到传统行业中，在帮助客户的同时也为自己积累更丰富的数据。中科院生态环境研究中心副研究员王旭则是正在通过观念的转变和技术的革新，让污水处理中的污染物转化成这个社会的必需品，同时达到一个最佳的环境友好性。此外，来自富士康科技集团、金风科技和数位资深科技产业投资人也分享了来自产业和资本角度的观点。这些分享都为现场的嘉宾提供了新的理解新材料、新技术和传统产业相结合的新思路。

 

近几年来，全球新一轮产业变革正在为材料产业结构调整提供了重要的机会窗口，材料技术领域研发面临新突破，而中国能否为全球的材料创新贡献自己的原创力量并把握住机会，让我们拭目以待。

 

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2018年6月2日，DeepTech 深科技正式宣布与富士康科技集团携手共同发起成立“鸿绎智库——新兴科技智库平台”，此一平台将成为全新形态的、连接科研能力与产业能量的新兴科技创新驱动力量，打开科技人才和产业资源的通路，建构数据科学驱动的科研服务平台。

 

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