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这项颠覆性技术产业,中国有望“开道超车”

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发表于 2021-10-18 18:30:58 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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来源 |《瞭望》2021年第40-41期,原题《中国科学院院士 黄维:“柔性电子+” 创造竞争新优势》


文 |《瞭望》新闻周刊记者?许祖华


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在产业变革的新赛道上,中国如何抢占先机,加快实现高水平科技自立自强,建设世界科技强国,需要构建全新思维,尤其是新的产业思维。

  
中国科学院院士、西北工业大学柔性电子前沿科学中心首席科学家黄维认为,柔性电子技术能够突破经典硅基光电子学的本征局限,为后摩尔时代的器件设计集成、能源革命、医疗技术变革等提供创新引领,是我国自主创新引领未来产业发展的重要战略机遇。
  
黄维是国际上最早一批从事柔性电子特别是有机电子和塑料电子研究并长期活跃在柔性电子学领域前沿的世界顶尖学者。从上世纪90年代初开始,黄维致力于跨物理、化学、材料等多个学科交叉融合发展起来的柔性电子学研究,在有机电子学、柔性电子学等领域取得了大量系统性、创新性的研究成果。
  
近日,黄维院士接受《瞭望》新闻周刊记者专访,讲述了他对颠覆性技术“柔性电子+”产业创新发展的思考。
  

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柔性电子领域频现原创成果

《瞭望》:为什么要加快发展柔性电子产业?
  
黄维:柔性电子技术以柔性材料为基础、柔性电子器件为平台、光电技术应用为核心,是一类将物理学、化学、材料科学与工程、力学、光学工程、生物学、生物医学工程、基础医学等学科高度交叉融合基础上形成的颠覆性科学技术。
  
通俗讲,柔性电子就是将有机、无机或者有机无机复合(杂化)材料沉积在柔性基底上,形成以电路为代表的电子(光电子、光子)元器件及集成系统的一门新兴交叉科学技术。柔性电子器件具备柔软、质轻、透明、便携、可大面积应用的特性,极大扩展了电子器件的适用范围。
  
柔性电子技术可与人工智能、材料科学、泛物联网、空间科学、健康科学、能源科学和数据科学等关键核心科技深入交叉融合,进而引领信息科技、健康医疗、航空航天、先进能源等领域的创新变革,带动相关产业实现全新跨越。
  
柔性电子技术是一场全新的电子技术革命。美国、欧盟、澳大利亚等发达经济体的政府机构、高等院校和科研单位争相投入大量资金与人力,设立研究中心与技术联盟,重点支持柔性信息显示、柔性电子器件、健康医疗设备等方面的研究及产业化,在柔性显示与绿色照明、柔性能源电子、柔性生物电子和柔性传感技术等领域取得领先地位。
  
近年,中国把与柔性电子息息相关的新一代信息产业、先进材料、生物技术、可再生能源等列入国家战略新兴产业。抓住这一绝佳的历史性机遇,实现超常规、跨越式的开道超车,而不仅仅是在别人开辟的赛道上弯道超车,就必须大力推进柔性电子学科发展在关键领域和“卡脖子”的地方下大功夫,在前瞻性、战略性领域打好主动仗,勇做新时代科技创新的排头兵。
  
《瞭望》:中国柔性电子技术和产业发展情况如何?
  
黄维:目前,我国柔性电子产业在很多方面引领世界科技前沿。我们首先提出了新的概念和方向,产生了大量原创成果。
  
一些高校院所在柔性电子学领域具有长期工作基础,为柔性电子器件的设计与制造提供了重要的理论指导,对柔性电子学的理论完善和柔性电子产业的迅速发展具有重要支撑作用,有利于推进我国在电子信息产业领域的转型升级。
  
例如北京大学、清华大学、东南大学、华南理工大学、华东理工大学、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所等单位,在生物电子和柔性传感领域取得了一定科研成果。复旦大学、南京邮电大学、南京工业大学、厦门大学、南京信息工程大学、福建师范大学等,先后建立先进材料与柔性电子研究基地,取得了国际领先的研究成果。
  
我所在的团队先后在复旦大学、南京邮电大学、南京工业大学、西北工业大学等率先建立先进材料与柔性电子研究基地,取得了一系列国际领先的研究成果,获批有机电子与信息显示国家重点实验室、江苏省柔性电子重点实验室、柔性电子材料与器件工业和信息化部重点实验室等科技创新平台以及教育部柔性电子国际合作联合实验室等基地。
  
此外,我们还在西北工业大学建设了柔性电子前沿科学中心,积极实施全球拓展战略,吸引海外高端人才。我们还启动建设了多个省部级以上研发基地,形成了一个在柔性电子领域令全球同行瞩目的科技创新、人才培养重镇。
  
如今,柔性电子学已经成为我国一级交叉学科,包括有机电子学、塑料电子学、生物电子学和印刷电子学等四个二级学科。
  
柔性电子产业发展前景广阔。以有机显示为例,它包括液晶显示、OLED显示以及基于钙钛矿材料的新型显示等。比如,现在很多年轻人喜欢的柔性屏智能手机就是OLED显示的一个重要组成部分,由此可以了解到柔性电子产业前景广阔,我们在这方面着力会有大作为。

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▲西北工业大学柔性电子器件制备实验室。西北工业大学供图

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厚植根部技术,加速孕育颠覆性技术变

《瞭望》:为什么说柔性电子是一种颠覆性科学技术创新?
  
黄维:颠覆性科技创新主要有三种形式。第一,在基础研究取得创新突破基础上带来的重大技术变革;第二,长期技术积累与跨领域科技创新突破,导致量变到质变,最终发生颠覆性跨越提升;第三,在现有科技基础上的商业模式创新。
  
目前,在技术驱动产业进步方面,国内已初步形成供给转变下的前沿突破、供需驱动下的快速迭代、需求牵引下的融合创新三种发展路径。但是,不同技术创新模式面临诸多问题,关键战略性技术“卡脖子”现象仍然存在。因此,要从整体视角、关键机制和激励导向、人才评价考核等方面完善创新体制机制,注重功能性创新政策普惠性和竞争性。
  
新产业的基础是新技术思维,努力发展根部技术成为必然选择。这不是简单的技术延伸或者修修补补,我们在基础研究方面还有很大提升空间。
  
我国缺乏重大原创性科研成果,“卡脖子”很多卡在基础学科上。发展好公共技术基础,才可以发展好具有超高产业附加值特征的战略性新兴产业。当前,我们要厚植根部技术,解决关键技术瓶颈背后的核心科学问题,加快推进“柔性电子+”未来产业的发展步伐。
  
《瞭望》:我国在科学前沿应如何布局、发力?
  
黄维:面对新一轮科技革命和产业变革同我国转变发展方式的历史性交汇期,应牢牢把握未来颠覆性科技创新的机遇,加快“FAMISHED”等为代表的科学技术前沿领域的发展步伐。“FAMISHED”是指最有可能产生颠覆性技术创新的八大领域,包括柔性电子(Flexible?Electronics)、人工智能(Artificial?Intelligence)、材料科学(Materials?Science)、泛物联网(Internet?of?Things)、空间科学(Space?Science)、健康科学(Health?Science)、能源科学(Energy?Science)和数据科学(Data?Science)等。我国应在上述科学技术前沿的八大领域进行重点布局,加强基础研究与原始创新,掌握关键核心技术,加速孕育颠覆性技术变革和群体性技术突破,不断催生新经济、新业态、新模式,谋求生产力质的飞跃。
  
基础科学领域的发展对我国原始创新之路极其重要。面向最有可能孕育颠覆性科技创新的八大科技前沿领域,我们建议着力发展MILPA学科,即作为科学技术基础工具的数学科学、以信息科学为代表的应用学科、以生命科学为代表的前沿学科、以物质科学为代表的基础学科、与自然科学互补共进的艺术科学。
  
发展MILPA学科,还要关注知识生产模式转型背景下的知识生产情境。尽力打破学科的内外部界限,尝试不同学科之间的渗透、合作、融合,推进跨学科知识生产模式,促进具有异质性与融合性的知识生产,不断增强知识生产能力。

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加快发展柔性电子产业

《瞭望》:你对我国柔性电子产业未来的发展有何建议?
  
黄维:“十四五”乃至今后相当长时间,柔性电子领域孕育着巨大的科技创新和产业发展机遇。柔性电子领域需要国家重点布局,在碳基材料与光电过程结合的基础上,孕育以光电子产业为先导的柔性电子巨型产业,打造“中国碳谷”基础上的柔性电子强国。打破欧美长期把持的在硅基材料与电子过程结合基础上形成的微(纳)电子产业主导产业发展的格局,引领具有超高附加值特征的战略性、主导性和支柱性柔性电子产业发展,开创柔性电子定义的新时代。对此,我们有以下几点建议:
  
第一,加强柔性电子颠覆性技术创新发展顶层设计。推动形成政产学研一体化的创新模式,集合科学家、创业家、企业家,瞄准原创成果、核心技术、颠覆性突破,抢占战略制高点,建立长效跟踪机制,推动科技创新和技术储备。完善组织管理,明确近期、中期、远期目标,分梯次、分阶段有序推进,推动柔性电子科技创新方面取得更多突破。依托战略智库,深入开展柔性电子科技创新战略研究,为政府提供发展建议与决策咨询。
  
第二,完善柔性电子颠覆性技术创新发展的政策体系。出台支持柔性电子前沿探索、基础研究、应用攻关、产业转化全过程的相关政策,建立健全优先使用自主创新成果的激励机制和风险容错机制,通过设立柔性电子颠覆性技术创新支持计划,依托高水平研究型大学设立协同创新平台,进而组建柔性电子领域的国家实验室,聚集全球顶尖专家,形成由战略科学家引领、两院院士牵头、各部门协同推进的发展新格局。
  
第三,加大原始创新研发资金投入力度。柔性电子颠覆性科技创新不同于传统科技创新,超高附加值、超高回报率是其显著特点,但也存在开发过程中不确定性、失败率较高的问题,短期内成效不算突出。有强大的基础研究支撑,加大原始创新经费投入,才更有可能孕育出超高附加值战略新兴产业。建议给予更多经费投入,鼓励高校、科研机构、企业科研人员聚焦柔性电子等重点前沿领域,释放原始创新活力。
  
第四,降低柔性电子颠覆性技术产业布局的准入门槛。借鉴韩国柔性电子产业发展经验,引导更多企业参与颠覆性技术创新,给予企业研发资金配套、渠道拓展、政策支持和激励措施等支持,提供咨询规划和培训。引导企业加大资金投入布局柔性电子技术的核心产业,突破并发掘产业战略支撑点,提升科技成果转化效率,通过制定相关行业标准、提前谋划产业布局等,推进产业市场有序运行,发挥好市场配置资源的决定性作用。         

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