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黄维院士:我国在柔性电子产业中具有先发优势
文章来源:新闻动态    时间:2024-01-05 05:23:34

  2021年,“双碳”、双循环、RCEP、化工新材料、新能源汽车、电子材料、塑料循环、生物降解材料、能源转型、能耗双控等成为行业的热词。2022年这些领域有哪些新的趋势?又蕴含着怎样的机遇?开年之际,周小刊特邀请了多位知名专家,就以上问题进行深度解析。即日起将陆续发布。

  中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士黄维——有机电子学与柔性电子学专家。2011年当选中国科学院院士,2016年当选俄罗斯科学院外籍院士,是教育部“长江学者”特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、国家“973”项目首席科学家,为国际上最早从事聚合物发光二极管显示研究,并长期活跃在有机光电子学、柔性电子学领域的知名学者之一。

  【CCN】柔性电子技术主要使用在在哪些领域,近年来国内外柔性电子产业的发展现状如何?呈现哪些特点?

  【黄维】通俗来讲,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(电子学、光电子学、光子学)元器件及集成系统的一门新兴、交叉科学与技术。若将柔性电子按照学科的概念作为一个一级学科,则其可分为几个二级学科,比如有机电子学、塑料电子学、生物电子学和印刷电子学。而有机电子学又在有机电子材料的基础上分为几个不同的方向,如有机信息数据显示、有机信息存储、有机生物传感、有机先进能源等,这些方向分别在显示照明、能源、传感、健康、医疗等诸多领域有落地的机会。

  柔性电子最早应用于第二代显示——液晶显示方面。该应用早于20世纪就已相对成型,历经技术的快速更迭,于21世纪初取代了之前已在市场上流行半个多世纪的第一代显示——CRT显示,占据了市场的主导地位。第三代显示是OLED显示,即有机电致发光显示。

  从总体趋势来看,柔性电子的产业发展有其脉络可循,并在不断拓展新的方向,处于快速成长壮大的进程中。在深度研发的基础上,柔性电子技术不断涌现出一些创新性成果,并在此基础上形成了一些颠覆性技术和变革性技术。这些技术也进一步夯实了相关的新兴起的产业与未来产业的基础,孕育着具有相当潜力的新产品甚至新业态,将引领未来社会、经济的发展。从应用的角度来看,柔性电子在国防军工等领域有较好的应用场景,如可以使单兵作战系统实现轻量化、便携式等性能,提高作战的机动性和隐蔽性。

  实际上,我国的柔性电子产业起步较早,在柔性电子产业高质量发展方面具有某些特定的程度的先发优势,并且在一些新兴领域起到了引领作用。目前,我国在全球柔性电子研究队列中处于第一方阵中的领头羊,部分西方国家,包括美国、韩国、日本、新加坡、英国和德国等都属于追随者。这也是在世界科学技术前沿领域中较少出现的一个由中国学者引领的方向。

  【CCN】新型柔性材料在我国电子材料产业中处于怎样的地位?未来随着研究的不断深入,有哪些您比较看好的方向?

  【黄维】目前,先进电子材料主体还是由以硅为代表的无机半导体占据庞大的市场,其市场规模约有上万亿。其中,新兴的柔性电子材料市场正在加快速度进行发展中。据IDTechEx预测,至2028年,柔性电子产业市场将达到近两万亿元规模。

  整体来看,目前柔性材料在先进电子材料中的占比还比较小众,但今后5~8年间其发展的潜在能力不可限量。由于电子材料市场发展整体上是比较平稳的,因此较少出现太高的增长率,每年增长率维持在3%~5%。而柔性电子市场年增幅可达100%、300%、500%甚至更高,关键是看某些技术能否在极短的时间内形成较大规模的制造能力。

  对于国内企业而言,一些先进电子材料、特别是有机芯片电子材料高度依赖进口的局面,有望在未来3~5年间改变,可较全面地实现国产替代。

  【CCN】当前我国在柔性电子产业技术方面还存在哪些“卡脖子”问题?您有何建议?

  【黄维】“卡脖子”这一词语使用过滥过泛,在相当多的场景里其实就是个伪命题。据我个人观察,绝大多数所谓的“卡脖子”问题是由供求关系决定的,即供求关系在短期内不能得到很好的调整,导致市场中出现看似缺货的现象。比如,我们在某个产业领域如果突然间发展较快,导致原有的制造企业受限于其生产规模和研发力量,产能极为有限,这样就很难实现短期内的供货。但这是一个正常的过程。咱们不可以简单地把绝大多数因供求关系带来的问题称之为“卡脖子”,而是应该正确、客观地认识和评价产业与技术的发展状况。

  【黄维】目前,我们有一些相关的项目正在具体实施中。比如,在X射线闪烁体方面,我们通过把X射线转化成可见光的形式来实现探测过程。我们预期,这样做才能够大幅度地降低X射线个数量级。如此一来,我们生活中的很多场景(如机场、火车站和各种会议场所)使用的X射线检测系统对人体的有害辐射将大幅度减少。以上柔性动态的X射线检测系统的研发工作已于2020年获得国家科技部变革性技术专项的支持,将在“十四五”期间推向市场。类似这样的项目,我们团队也在不断承接和拓展中。