有趣有实力！这些未来材料正在走向我们的生活

2024-08-09

<article><section data-type=“rtext”>穿在身上的衣服能发电，汽车不光底盘、而是全身都有电池，还有特别“抗揍”的柔性护具，这些你想不想拥有？从高校实验室，到工厂生产线，拥有它们不是梦，在未来材料的赛道上，这些新鲜又奇特的材料正在走向我们的生活。从实验室到生产线未来材料走向生活如果你喜欢看科幻电影，就会发现很多角色身上的战衣充满科技含量，是他们超能力的来源。内置的生命体征监测系统让角色在激烈的战斗中时刻了解自己的身体状况，同时因为先进的储能技术，也会一直能量满满。这些战衣也成为他们保护自己的绝佳神器。尽管现实生活无法像科幻电影那般极致，但在科研人员的不断探索下，集成电路材料、先进能源材料、生物医用材料、新型显示材料等未来材料正不断涌现，应用场景也越来越丰富。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/3eb4a4be2b95e12899e24296fa0acb1e.jpeg?imageView2/2/w/750" />你是否想象过，我们穿的衣服，背的背包不仅能储存电能，还能随时为手机等随身电子产品供电？这样的“科幻场景”，已经由复旦大学科研团队变成了现实。不久前，他们在高性能纤维聚合物锂离子电池以及电池织物的研究中取得了新突破，其原创性科研成果在国际上处于领先水平。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/ee4480cbd0c8c75264958495fd6423d1.jpeg?imageView2/2/w/750" />眼前这些纤维布料，不仅柔软透气，像衣服一样可以随意揉搓和叠放，还能为手机等电子产品供电，之所以这么神奇，是因为布料里面“藏”着高安全性与高储能性能的纤维聚合物锂离子电池。由于传统电池里的有机液体电解质容易泄漏并有着火爆炸风险，复旦科研团队便想到在纤维电池里构建孔道，有效突破了安全性低的瓶颈，由此破解了柔性纤维电池产业化应用“最后一公里”的难题。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/1d86f848c9fdfe1072855058f1888053.jpeg?imageView2/2/w/750" />复旦大学高分子科学系和纤维电子材料与器件研究院教授彭慧胜：纤维电极我们让它们里面有孔道，那么前驱体是液体，就像胶水一样，它可以沿着孔道往里面渗透进去。渗透进去以后，我们再通过化学反应，让它从液态变成类似于果冻状的凝胶电解质，这样凝胶电解质就被稳定地固定在孔道里面了，它就不会出来了，也不会有着火燃烧的安全隐患了。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/8ffa4e0f9cb29162ff84653ebbe9f804.jpeg?imageView2/2/w/750" />纤维聚合物锂离子电池是一种先进能源材料，正是由于它具备了高安全性与高储能性能，就可以在高低温和真空环境中使用，甚至在遭受外力破坏，如水洗、变形、磨损、切割后，仍然可以安全稳定地为用电器供电，自身还可以进行循环充电补能。因此，未来在消防救灾、极地科考、航空航天以及新能源汽车、虚拟现实设备、软体机器人等多个领域，纤维电池的应用前景十分广阔。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/9307d97d30f09776c791323918c9834c.jpeg?imageView2/2/w/750" />复旦大学高分子科学系和纤维电子材料与器件研究院教授彭慧胜：可以把它做成核心的材料，然后跟其它材料进行复合，复合以后可以做成汽车的车身、车头、车尾，它就不是光底盘的电池可以给它提供动力，它整个的车身、车头、车尾全部是电池，整个电动汽车的续航能力就会非常远。有趣未来材料如何影响我们的生活未来材料还有哪些？它们会怎样影响我们的生活？这些答案就在很多高校的实验室里，比如高分子材料、柔性超材料等等。下面就跟我们的记者走进高校实验室，带大家看看有趣的实验，感受一下这些新材料的神奇之处。总台央视记者李晶晶：在我手里的并不是一块橡皮泥，但它却可以和橡皮泥一样可以随意地揉捏，把它拉扯到一定程度的时候，它还能像液体一样流动。虽然它外表看起来软软的，但只要有外力冲击就会变得坚硬无比，甚至非常“抗揍”。这种神奇的物质就是西安交大团队研发的纳米智能吸能凝胶。利用它遇强则强的特性，这款防护材料主要用来制作护具，保护我们的身体在外力冲击时不受伤害。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/dbd467518e68a8b3be6054bc40943aa1.jpeg?imageView2/2/w/750" />我们再来做一个有趣的实验，当鸡蛋从一米的高处掉落会发生什么呢？无保护装置下鸡蛋碎裂；我们再试一次，这次我们放入保护装置，掉落的鸡蛋会完好无损。奥秘就藏在这种高分子有机凝胶上，它是团队研发的另一种防护材料。生活中，我们使用手机、平板等电子设备时难免意外掉落，导致屏幕碎裂，而这种新型的凝胶材料可以用来制作电子设备的柔性屏幕，成为靠谱的“屏幕卫士”。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/fd4ffb585d844314b5a62c9ae82c59ed.jpeg?imageView2/2/w/750" />再来说另一种可穿戴的新材料，华中科技大学团队就研发出一种特定的柔性超材料，可以弯曲，折叠，拉伸，压缩，变形后仍能保持高效的光、声、力的调控性能，可以把它制作成能够矫正色盲的隐形眼镜，这种材料具备高稳定性，高舒适度和低成本的优点，能提高患者对不同颜色的辨别能力，在未来的实际应用中具备很大的潜力。解决“转化”烦恼科技成果走向“生产线”高校实验室里藏着这么多科技创新，怎样让它们从实验室走向生产线，走进我们的生活中。在前面的短片里，记者亲身体验了西安交通大学团队高分子防护材料的实验效果，现在，这粒科技创新的“种子”也已经成为“市场新宠”。张彦峰是西安交大高分子防护材料研发项目的负责人，为了提高成果转化效率，他每天都在想方设法挤出时间，和科研团队、生产企业，讨论产品的完善方案。无论是在高铁上，还是在实验室里，每次一说到他们的新材料，张彦峰都充满激情。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/63f4e0d66c0398058a17e002f31f8307.jpeg?imageView2/2/w/750" />西安交通大学化学学院副院长张彦峰：这种材料以后可以用在很多地方，比如说我们高铁、飞机，风电叶片的一些贴膜。因为它在高速运动的时候会有很多侵蚀，做成一个超强超韧的“铠甲”，就能够防止本体材料被侵蚀掉，做到绿色环保，符合未来的发展趋势。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/6c25a37240fa82eccff14b4f67363a43.jpeg?imageView2/2/w/750" />尽管对研究成果很有信心，但怎么让科研成果从实验室走向生产线，张彦峰和团队也曾遇到过“转化”的烦恼。缺乏有吸引力的激励机制“不想转”，和缺乏有前瞻性的支撑体系“不会转”，是很多高校科研成果转化中的两大堵点。针对这一问题，西安交大首先通过“先确权、后转化”的模式，为科研人员从事成果转化吃下“定心丸”，激发他们的创新创造活力和成果转化积极性。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/492266d7a146677ba795abe18a81d4bc.jpeg?imageView2/2/w/750" />西安交通大学化学学院副院长张彦峰：我们学校出台了双肩挑的校管干部政策，因自己的科研转化而引起兼职兼薪，组织部和学校的党委是可以进行批复和推进的。我们从制度松绑上来讲，自己的本职工作做好的前提下，可以向外推广自己的科技成果进行商业化运作。激发创造活力只是第一步，让一颗科技种子，结出沉甸甸的果实，还需要很多“阳光雨露”。面对科技成果转化中的资金压力，学校帮助张彦峰团队引入金融资本、种子基金、天使基金。如何围绕创新链布局产业链？在西安交通大学西部科技创新港的孵化机制中，张彦峰也找到了更优解，从原来的自建产线转变为利用成熟产线。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/9c901a4c19df06385c9bdc3026cb76e6.jpeg?imageView2/2/w/750" />西安交通大学化学学院副院长张彦峰：学校大力推进我们校企合作研究院的建设，我们现在跟世界500强、中国500强已经有197家签订了战略合作协议，大的公司会给我们注入更多的经营管理、商业化、产业化的一些队伍和经验，大大促进了老师科创转化的进度。加快科技成果转化的步伐，科研人员既要能围绕创新链布局产业链，反过来，也要能围绕产业链部署创新链。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/768b2b75ab6b5bd07ec59298c816be82.jpeg?imageView2/2/w/750" />西安交大教授吴朝新一开始就瞄准了有机发光材料和封装材料的市场，在学校的支持下，他成立了由“科学家+工程师”组成的高科技新材料公司，并积极和相关企业对接。针对手机产业链上手机折叠屏等柔性电子器件的封装胶水材料被国外垄断的情况，他们与国内的材料厂商密切配合、协同攻关，自主研发的有机薄膜封装胶水实现了国产替代量产。团队还紧跟市场反馈和客户要求，加强技术迭代升级，满足产业需求。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/6bf9d7b355b0de9a6b76b543dfef1f58.jpeg?imageView2/2/w/750" />西安交大电子与信息学部电子科学与工程学院教授吴朝新：我们的优势在于我们可以快速进行技术迭代，和我们的客户密切配合，可以针对他们的要求协同创新，我们在他们的要求下实现了一些样品之后，他们能够迅速及时去评测，反馈给我们很多信息，这些信息就是我们不断迅速迭代的一个依据。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/efa9e60d3ad083304105a807ee2fd13d.jpeg?imageView2/2/w/750" />截至目前，他们已申请国内专利50余项，国际专利3项。吴朝新说，从实验室走向生产线，从国产替代到科技创新再到技术引领，还离不开政府产业孵化等政策的支持。聚焦目前国际上最新的OLED显示屏新型结构材料以及光刻胶，目前，他们正在紧锣密鼓地新建占地一百多亩的生产园区，预计明年6月投产。<img data-alt="" src="//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/586fd1b9b6804389364bf89ad1b93da2.jpeg?imageView2/2/w/750" />西安交大电子与信息学部电子科学与工程学院教授吴朝新：高校的科研成果转化，它引入了资本、引入了客户、引入了产业、引入了技术，使得老师特别能了解市场、了解客户，了解某些产业的一些需求，能够及时调整自己的这种研究方向，而且依托高校，人才团队的一些培养，技术迭代的这种创新都会得到更好的发展。（总台央视记者李晶晶李兵王殿甲）</section></article>