范守善：打通基础研究到产业化的瓶颈

5月19日，全球科技成果转化大会暨第五届中国OLED产业发展论坛在中国固安举行。图为清华大学博士生导师范守善。

各位早上好，我主要是来和大家交流，同时也学习一些东西，这个是给我出的题目，“打通基础研究到产业化的瓶颈”，这个是太大的题目，所以我讲的还是小的题目，我自己做的事情和我的体会。我们是做碳材料，这个非常有意思，这是一个非常古老的材料，但是在最近二十多年里，突然发现有三个新的碳的同素异构体这个在材料里不太常见，二十多年来科技界甚至产业界都做了很大的投入，但是这些新材料都遇到了一个问题，这个到底有什么用，关键的用途不可替代的用途到底在什么地方，这个是我们面临的比较大的问题。我们现在应该说这个还是一个材料，很原始的材料，我们怎么把它成为一个可以控制的，可以稳定发展的发展用途的材料，最后怎么做成一个市场认可的产品，能够赚钱，这个过程其实是一个非常长的路径。

从科技界和产业界，大家想的事情并不完全一样。从科技界来讲，做材料科学的，做物理的做化学的，最想做的事情是我发现了一个新材料，或者发现了一个新效益，这个只是少数人，或者少数运气非常好的人可能一生中有这样的机会，更多的人是在做一些制备上的优化，对它的性质做一些深入研究，在这个基础上设想能做一些什么应用，从我们的基础上能做到第三步应用探索就已经是很不错的事情了，但是从产业界来讲，他要定义一款产品，要做产品的原形，还要能够实现大量的生产，即使这个产品做出来还要有市场营销，还要能卖得出去，这两条路思考的角度不一样，我觉得产业化里有很多的因素，但是也有很大的因素成分就材料科学来讲，生产商觉得也有前途，但是这个一材料不能大量地低成本地制备，这个就制约了材料真正地进入产业化和生产，这是我们经常碰到的材料会有这个问题。所以最终进入应用的材料并不是非常多，而科研发现的材料非常多，怎么来把这个材料的控制和规模化制备，这个既不是产业界单独能做的也不是科技界单独能做的，需要大家共同来做这件事。

所以我们从纳米管开始就比较关注这个问题，这个纳米管大家认为是一种非常有用的材料，机械性能，热学和它的电热性能都非常好，而且从90年代开始也发展了很多的应用，但我们要面对现实的话，我们一开始能拿到的纳米管就是一堆无序的粉末，这样的粉末怎么能实现我们描述的应用，这中间有差异环节，怎么把这些材料可控地稳定地做成一个可以器件化的材料，这是我们开始做的一个出发点。

我们做有序纳米管的过程中我们经历了几个过程，一开始是无序的，然后做到能够排列起来的，做到我们叫做超级排列的，垂直的纳米管，最后要做到可以把它拉成线，拉成薄膜，这大概花了十年的时间来做这样的事情，做好了以后，但是只是实验室规模的，怎么把它做到产业化的规模的，我这里现实的是碳纳米管阵列，导线和薄膜和复合材料的批量化的可重复的制备。有了这些材料以后，我们就开始开发它的各种各样的用途，但是这种开发还是实验室规模的，并不意味着它就能产业化或者走向市场。

我从里面挑三个例子讲产业化的例子，第一个例子我们自认为这些年最重要的发现，我们发现一张碳纳米管就可以是一个喇叭，而且这个喇叭可以是柔性的，可以拉伸的，做这样一个喇叭也不受形状的限制，非常容易来做这样一个喇叭。我们也做了一些产品的原型，这个在我们的科研里觉得是既有物理效应是我们发现的，材料也是自己发现的，但是老实说到现在也没有找到一个市场能够接受的，所以到底定位在什么地方能做一个产品，这是第一个例子。

第二个例子是碳纳米管高分子复合材料，我们能够批量制备，但是这个材料到底有什么用途。比方左边这个，我们想了一个办法，把这个碳纳米管薄膜和高分子材料选了一种热膨胀系数比较大的高分子材料放在一起，如果这个碳纳米管加热的话，由于力学性能和形变不一样，就会产生形变的性能，但是这个东西也没有找到市场的需求在什么地方，当然光靠我们也找不到。但是右边这个同样是这个材料，我把这个材料放在高分子材料，比如PET放在经常我们做耳机和喇叭的振膜的材料上，发现这个力学性发生了很大的变化，作出的这个耳机音响性能非常好，这个看起来是最简单的事，但是这个事恰恰被用上了，很多做音响的单位很喜欢这个材料，愿意出高价买这个材料，这个材料到底能不能用上，不是我们认为我们自己好不好来决定的，很大程度是市场决定的。

第三个例子，大家都知道我们现在是一个触摸的时代，主要依赖的材料是透明导电膜，通常用的是ITO，是一个铟，是稀有金属，而且铟做出来的镀膜真正要是弯折是不行的，反复弯折的话会脱落，所以选找这个替代膜是我们目前需要的。所以我们就想用碳纳米管膜替代这个铟导电膜。通过铟这个材料到真空度膜光刻做成双层结构的阵列，但是用碳纳米管，我们做的碳纳米管阵列可以干法拉膜，贴上膜后不需要做任何的图形化，是一个单产结构，我们觉得它有一些优势可以做这个，一个是透光性，碳纳米管薄膜的透光性是一个真空比的，就像纱窗有一部分有金属丝，有一部分没有，没有的地方占90%，就是90%的透光性，但是LCD出来的是偏振光，如果这个偏振调整的合适是不会吸收的，这个膜不需要做任何的，它自己本身就有一个图形，就没有光刻这一步，第三步这是一个完全柔性可以弯折的材料，考虑到这三个优点我们来做这个事情。

做的过程其实就是一个透明的基板，可以是玻离任何一个透明的基板，铺上一个碳纳米管薄膜透光率90%，再放上一个印边电极，再放上一个驱动芯片，这个触摸屏就做成了，可以做成各种弯曲的柔性的触摸屏，优点就是用碳材料非常普遍，用纯碳材料代替了铟，制作起来非常简单。但是本身就是拉膜，没有任何光刻的过程，不要衬底，放在LED任何一层增加一个拉膜机就可以变成一个带触摸的LED机，适合异形和柔性的应用。

从基础的材料的发现到它的应用大概花了十年时间，我这个显示的是一个发展的自动化的流水线来做这个触摸屏，现在也已经在一些市场上利用了。

为什么触摸屏相对别的来讲，比较成功一点，就是我用的天时地利人和。天时就是市场上确实有需求，这个技术早了也没用，晚了也来不及，市场需求，移动时代是一个很重要的人机交互时代，这就是需求，第二是金属铟的短缺需要寻找替代材料，第三是穿戴式的概念需要发展柔性器件。第二地利，是自身优势，第三人和，做这些事情必须产学结合，必须要有政府和金融界的支持，学术界和产业界共同努力。从科学成果到产业化，都有成功有失败，也有赚钱和不赚钱的，即使是你产业成功，你也不一定商业上成功，这些我觉得对于任何一个科技转化都是对的，但是我们科技成果是要改变世界，就得靠这样很多人来努力最终能一个科技成果能够进入市场，有各种因素，但是也离不开大家成功的人失败的人，赚钱的和不赚钱的，是大家共同努力的结果。

到底谁比较幸运，我觉得这个事情决定整个的发展，所以我就讲这些，谢谢大家。