坐在辦公室里,34歲的廈門大學(xué)物理系主任蔡偉偉演示著石墨烯透明電極的手機(jī)觸摸屏。他自信滿滿地透露,新一輪觸摸屏革命正蓄勢待發(fā),不遠(yuǎn)的將來,目前主流的觸摸屏材料氧化銦錫(ITO)將會被石墨烯所替代。
首創(chuàng)石墨烯化學(xué)制備法
石墨烯是集全世界最薄、最硬、導(dǎo)電性能最好、導(dǎo)熱能力最強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)于一體的新材料。在蔡偉偉的眼中,石墨烯非常神奇:“平時(shí)難以看到的新奇物理現(xiàn)象都可以在這種材料上觀察到,比如量子霍爾效應(yīng)!
2006年在美國西北大學(xué)做訪問學(xué)者時(shí),蔡偉偉開始接觸石墨烯。隨后,他跟隨導(dǎo)師Rodney S. Ruoff教授的課題組繼續(xù)在美國德州大學(xué)Austin分校機(jī)械系做博士后研究。
石墨烯被世界矚目始自2010年,當(dāng)年的諾貝爾物理獎(jiǎng)得主正是石墨烯材料的發(fā)明者。國家工信部發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》將石墨烯作為前沿新材料之一。業(yè)內(nèi)人士估計(jì),石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模未來能達(dá)到萬億元以上。
“石墨烯可以被應(yīng)用在復(fù)合材料、電池/超級電容、儲氫材料、場發(fā)射材料以及超靈敏傳感器等領(lǐng)域。最接近產(chǎn)業(yè)化的研究就包括手機(jī)觸控屏技術(shù),它完全可以替代現(xiàn)有的手機(jī)觸摸屏材料氧化銦錫!痹谶@方面,蔡偉偉已經(jīng)取得了多項(xiàng)成果。
2009年,他和同事開發(fā)出化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯,相關(guān)成果發(fā)表在《science》雜志上。同年他又在《Applied Physics letters(應(yīng)用物理快報(bào))》刊物上發(fā)表世界上第一篇關(guān)于石墨烯做成透明導(dǎo)電電極的論文。
回國邁出創(chuàng)業(yè)第一步
2010年結(jié)束博士后研究后,蔡偉偉立即回國發(fā)展,成為廈門大學(xué)物理系的閩江特聘教授、博士生導(dǎo)師。
蔡偉偉坦言:“學(xué)校、政府重視青年人才,推出許多優(yōu)惠政策。從2010年至今,系里就引進(jìn)國內(nèi)外優(yōu)秀的青年人才近30人,一支富有朝氣的科研團(tuán)隊(duì)正在成型。”
回國3年多,蔡偉偉完成實(shí)驗(yàn)室和科研團(tuán)隊(duì)建設(shè),并在石墨烯制備、表征方面發(fā)表了10余篇有影響力的文章。同時(shí),他還主持國家自然科學(xué)基金委青年科學(xué)基金項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目等4項(xiàng)國家級、省級課題,以及3項(xiàng)企業(yè)橫向課題。2013年,蔡偉偉入選首屆中央組織部“青年拔尖人才計(jì)劃”,成為廈門大學(xué)物理系史上最年輕的系主任。
早在2009年,蔡偉偉就率先研究出用氣相沉積法制備石墨烯的生產(chǎn)工藝。回國后他在科技成果轉(zhuǎn)化上跨出創(chuàng)業(yè)的第一步。他與劉長江、連榕、龐婓、張盈利等人組成的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)注冊成立廈門烯成新材料科技有限公司,2013年5月,公司落戶廈門火炬創(chuàng)業(yè)園區(qū)。
這是國內(nèi)首家專業(yè)研發(fā)與銷售石墨烯化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的高科技企業(yè),目前公司建立兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室,2013年?duì)I業(yè)額超過500萬元,實(shí)現(xiàn)當(dāng)年贏利。
對于石墨烯的觸控屏技術(shù),蔡偉偉及其團(tuán)隊(duì)覺得前景看好,特別是福建省目前觸控屏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過200億元,而且產(chǎn)業(yè)鏈比較完整。他們正在嘗試突破制造出大尺寸單層石墨烯的技術(shù)壁壘。目前他們研發(fā)的石墨烯透明電極可應(yīng)用于電阻觸摸屏上,最大尺寸達(dá)到一張A3紙大小。
“日本壟斷ITO的制備核心技術(shù),因此掌握著智能手機(jī)觸控屏市場話語權(quán)!睂τ谖磥,蔡偉偉充滿期待,“從原材料開始就把自主知識產(chǎn)權(quán)抓在手里,我國石墨烯透明電極的研究推廣如果成功,將打破這樣的格局。”
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