行业专家

黄维院士-柔性电子学之父

黄维,中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士,中国科学技术协会常委,亚太工程组织联合会主席,西北工业大学柔性电子前沿科学中心首席科学家。中国有机电子学科、塑料电子学科和柔性电子学科的奠基人与开拓者,被业界誉为“柔性电子学之父”。


提升科技自主创新能力,尽快突破关键核心技术,既是关系我国发展全局的重大问题,也是形成以国内大循环为主体的关键之所在。眼下,于危机中育先机、于变局中开新局,实现格局重塑、优势再造,比拼的是眼光、能力与智慧,考验的是信心、韧劲与追求。我们必须聚焦未来可能产生变革性技术的基础科学领域,强化重大原创性研究和前沿交叉研究,把提升原始创新能力摆在更加突出位置,创造更多科技自立自强的中国经典。”中国科学院院士黄维在接受凤凰网陕西频道专访时说道。

敢为人先 科研报国

黄维“结缘”科学,至今已有四十余年,然而他那“没有穷尽的好奇”似乎仍未得到满足。

1963年,黄维出生在一个传统的医务工作者家庭,特殊的氛围令黄维耳濡目染,习惯于不断求知,也习惯于严谨理性。1979年,黄维进入北京大学求学,燕园“常为新”的环境更令他如鱼得水,在充足的空间中不断探索未知,终于能尽情安放他“似乎没有穷尽的好奇”。90年代初,他远赴新加坡开展“有机光电子”这一国际前沿领域的科学研究,并很快在众多国际同行中脱颖而出。

黄维说:“踏进科研领域多年来,我一直希望以自己的微薄之力,建设一个代表中国最高水平,能在高新技术前沿领域参与实质性国际竞争的研究机构。”为实现这一梦想,在新加坡潜心研究14年后,在自身的科学事业“顺风顺水”之时,黄维放弃了国外优渥的待遇和平台,毅然选择了归国发展。

黄维在多个领域开创柔性电子研究的先河。复旦大学、南京邮电大学、南京工业大学等先后建立先进材料与柔性电子研究基地,取得了国际领先的研究成果。西北工业大学建立的柔性电子研究院(柔性电子前沿科学中心),已成为新时代西部地区吸引优秀人才的学科高地。

黄维说:“我们不是在西方科学家开创了某些研究方向后,沿着他们的思路修修补补或做延伸,而是提出了新的概念和方向。比如说,我们认为钙钛矿发光显示,很有可能成为继CRT、LCD和OLED之后的第四代显示技术重要发展方向。这一点上,我们和英国的剑桥大学几乎是同步开展工作的。我们在最近的七八年间,不断开创该领域的世界纪录,一直在国际上引领技术前进。”

2020年4月,国务院学位委员会正式公布了《关于下达2019年学位授权自主审核单位撤销和增列的学位授权点名单的通知》,西北工业大学获得国内首个柔性电子学交叉学科博士学位授权点,意味着新生的柔性电子学正式成为一级学科。

从“0到1” 开道超车

“50年前开始建设的‘硅谷’巩固了美国的强国地位,未来我们要打造世界级的‘中国碳谷’引领科学技术和新产业的发展。”黄维说。

科技是国家强盛之基,创新是民族进步之魂,关键核心技术是国之重器。2015年时,全球相关科研工作者的主要精力还都放在对第二代太阳能电池的研究上,黄维就主导、支持陈永华团队等开展第三代太阳能电池的研究。

“基础科研就是要做别人没有做过的东西,要产生引领性成果,让全世界跟着我们去做。”黄维这样说:“原始创新是从‘0到1’的突破,常常意味着漫长而艰难的探索,但却可能产生颠覆性的变革,带来颠覆性的技术和产品。”

作为第三代太阳能电池,钙钛矿电池不仅在效能上明显优于第一代硅电池和第二代薄膜电池,在应用范围上也将产生颠覆性变革。比如,由于钙钛矿电池可以克服以往太阳能电池对阳光照射条件的苛刻要求,利用弱光就能产生电能,生活方面可以让感应式水龙头等设备不接电源,可以为很多野外和水下设备提供稳定能源。此外,基于钙钛矿材料的发光二极管灯泡可当路由器,可解决光纤传递信号存在的保密等问题,在光电子和传感领域具有广阔的应用前景。

近5年来,虽然从事钙钛矿电池研究的国际团队越来越多,但是黄维院士团队一直处于引领位置,不断有新成果产生。2020年1月13日和11月9日,黄维和团队陈永华等又有二项成果在国际顶尖杂志《自然·光子学》和《自然·能源》发表,让第三代太阳能电池向真正投入使用又迈进了一步。

“从‘0到1’的道路注定艰险异常,但要想让中国的科技水准能够与国际前沿水平由“跟踪”升级为“并行”,甚至在个别领域实现“领跑”,只有突破现有技术框架,开辟新赛道、开拓新领域、制定新标准,才能实现“开道超车”的历史性变革。”黄维说。

万水千山 道不远人

“创新梦”永伴“赤子心”。谈及原始创新以及科技创新人才培养,黄维表示,坚持原始创新,就是要坚守初心、潜心钻研。一旦认准方向,就坚定不移地攻坚克难、勇攀高峰。“多年来,我们始终不追捧热点,增强创新自信,克服浮躁心理和急功近利心态,激励人才以甘坐冷板凳的定力和大胆开拓创新的魄力从事科学研究工作,这是团队多年来保持长远发展的核心与动力。”

柔性电子学是高度交叉融合的前沿学科,包括有机电子学、塑料电子学、生物电子学和印刷电子学等二级学科。在这片全新的科研“无人区”中,很多科研工作者数年如一日甘于在实验室坐冷板凳,把很多无人涉足的“冷门”领域做成了科研“热点”。

提及“冷板凳”,黄维院士讲述了这样一个故事。2010年的一个晚上,时任南京邮电大学副校长的黄维接到博士生安众福的电话——他准备离开实验室时,在关掉紫外灯的一瞬间发现新合成的化合物发出“一闪而过”的亮光。

“科学领域的偶然背后一定有其必然性,科研工作者的使命就是探究其本质,挖掘出偶然背后的秘密。”黄维和其学术助手陈润锋教授带着安众福反复试验,并鼓励他寻根究底,深耕这一方向。由此,安众福走进了一个科研“无人区”,从2010年起就专注于有机夜明珠方向的钻研,冷板凳一坐就是5年。直到2015年,他们终于将有机夜明珠的创新理论和实践成果发表于国际顶级科学杂志《自然·材料》上,在全世界第一次报道“有机超长余辉材料”,该材料被业界誉为“有机夜明珠”。随后,他们继续深耕,取得了一系列引领性和前瞻性的研究成果,2019年在在国际顶尖光学杂志《自然·光子学》发表报道了多彩有机长余辉发光。近期,他们在有机闪烁体领域又获得突破,突破传统金属元素引入获得高效闪烁体的认知,获得高效纯有机闪烁体,相关成果在国际顶尖光学杂志《自然·光子学》发表。他们在分子结构中,引入溴或碘卤素原子,提升X射线吸收和高效利用三重态激子,获得了新型、高效的有机闪烁体。星星之火可以燎原,于2019年和2020年,该领域连续两次被选为化学和材料科学领域的T010热点前沿。

“闯入‘无人区’的科学研究,才可能孕育颠覆性的结果。”黄维说,“科研工作者必须有‘亦余心之所善兮,虽九死其犹未悔’的志气,不骛于虚声、不图于虚名,求真求实、求知求是,才能在攀登科技高峰的征途上不断前行,才能推动中国以创新赢得未来。”

回顾历史,人类文明进程与科技发展休戚相关,每一次科技革命与产业变革都对产业的形态、分工和组织方式产生了重大影响,重构了人们的生活、学习和思维方式,对世界发展格局造成了深远影响。

“勇攀科研高峰是每位科研工作者义不容辞的职责和担当”,黄维说,“也只有矢志不渝地做学问、搞科研,才能坚持真理,践行‘不计利害,只问是非’的科学本色,真正助力中华民族伟大复兴‘中国梦’的顺利实现。”