我国科研团队在原子级制造领域传来捷报,由王帅教授团队主导研发的限域印刷技术,在柔性电子材料制备与原子级制造领域实现多项关键突破,为我国新型工业化建设提供了重要技术支撑。
作为制造技术向原子尺度的深度延伸,原子级制造被视为改造物质世界的终极技术能力,也是全球制造强国竞争的核心“根技术”。我国高度重视相关领域研发,工信部已将碳基材料纳入“十四五”原材料工业发展规划,明确提出要突破大面积、低成本、高效率的先进制造技术瓶颈。在此背景下,王帅团队历经十余年持续攻关,成功构建起从微米级到埃米级的限域印刷技术体系。
团队通过构建限域空间内的物理化学行为调控机制作为关键技术的突破口,实现了多项国际领先成果:2009年至2010年,首次实现石墨烯印刷电子和光电传感器的制备,相关成果被《自然》系列期刊引用近千次,并已应用于万亿级产业规模的OLED显示屏印制;研发的散热膜热传导性能显著高于国外同类产品,其中导热系数达到先进水平,该项技术荣获英国伦敦国际发明展最高荣誉铂金奖及金奖,成为我国在高端制造领域创新实力的重要证明。
团队通过埃米级通道构建原子级制造,成功实现金、钯等单原子的精准印刷制造。2016年,借助电辅助技术在二氧化锰埃米通道内实现金原子沉积,相关成果经权威机构证实,其储电能力接近理论值,所制备的金属氧化物电容器性能达到国际领先水平。目前,基于单原子/团簇的印刷技术已应用于高效阴离子交换膜电解水电堆等前沿领域,在新能源领域展现出的巨大应用潜力。
这些技术突破不仅在学术领域形成广泛影响力,更在产业应用中实现重要突破。在柔性电子领域,限域印刷技术已实现碳纳米薄膜电容器的超快充放电性能,有效解决锂电池功率密度瓶颈;在高端制造领域,所开发的晶元级MOF薄膜及集成产氢器件,为芯片散热、能源存储等“卡脖子”问题提供了新解决方案。相关成果被纳入“中国高校科技成果交易会”重大科技成果,初步形成从实验室到产业应用的完整技术链条。
随着全球信息与AI技术的快速发展,大面积显示、高端芯片等领域对高性能材料的需求持续增长。王帅团队在原子级制造领域的突破,不仅为柔性电子、能源存储等战略性新兴产业提供了核心技术支撑,更标志着我国在制造技术迭代中已从跟跑迈向并跑。限域印刷技术如同“原子级画笔”,正在为我国绘制新质生产力的发展蓝图,未来有望成为支撑制造强国建设的核心“根技术”之一。
人物简介:王帅,男,俄罗斯工程院院士,英国皇家化学会会士,华中科技大学化学化工学院/机械学院特聘教授,复旦大学教授,英国伦敦国际发明金奖和铂金奖,中国能源学会副主任,日本科学促进会学者,楚天学者特聘教授。主要从事柔性电子-原子制造印刷技术研究,包括提出和发展“限域印刷技术”和“原子印刷制造”。提出了“限域印刷技术”,通过限域效应,对构建限域空间内材料的物理/化学行为精确调控,实现其在光电/能源/传感器件等方面超高性能和印刷制备,进而实现“原子印刷制造”,并在显示、显示/芯片散热等工业产品方面做出贡献。(白小果)
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