人物名片:
刘兆平,国家石墨烯创新中心主任。2008年来到镇海、加入中国科学院宁波材料所,担任研究员。
前沿领域的科技创新与成果转化,是幽暗深邃的长路,是激流回旋的险滩。
被誉为“新材料之王”的石墨烯,尤其如此。
从发现石墨烯到规模化制备和应用,全球科学家探索了整整二十年。中国科学院宁波材料所研究员、国家石墨烯创新中心主任刘兆平,也跋涉了整整二十年。
2004年,他是客居海外的青年学者。由单层碳原子组成的、日后被瑞典皇家科学院称为“完美原子晶格”的石墨烯,深深吸引了他的注意力。
2024年,他是我国石墨烯领域唯一国家制造业创新中心、全省首个国家制造业创新中心的“掌舵人”,肩负着引领行业、建功时代的使命,奋力前行。
回首过往,他感慨万千:“那段路就像‘长征’,资源不足、挑战重重,只能望着遥远的目标,苦熬、坚持。”
眺望未来,他踌躇满志:“石墨烯代表了行业先进方向和新质生产力、与国家战略高度契合,我们要做的、能做的事,还有很多。”
蓄力,在风口到来前
2004年,英国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次从石墨中分离出了石墨烯。这一发现,无异于科学世界天穹中的电闪雷鸣,引起了全球学者的注意,也重重敲击在刘兆平心灵深处。
彼时,他刚刚完成中国科学技术大学博士学业,正在日本国立材料科学研究所从事博士后研究工作。看到第一篇关于石墨烯的学术论文,刘兆平的下意识反应,是“很有前途、值得深入研究!”
日本导师以“做科研不要跟风”为由,为满腔热情的刘兆平降了降温,但这颗探索石墨烯世界的种子,就此埋进他的心田。
四年间,刘兆平由日本辗转至美国,他看到一个个学界同仁踏入了石墨烯研发的“战场”,美国IBM、日本索尼、韩国三星等著名企业陆续开始尝试石墨烯技术的应用,强烈的紧迫感攫住了他,“石墨烯研发的市场正在变大,再不入局,就丧失先发优势了!”
2008年,刘兆平回国加入了中国科学院宁波材料所,在镇海立足扎根,找到了志同道合的伙伴,开启了石墨烯制备与应用技术的研究。
他用整整一年的时间琢磨出适宜产业化的插层剥离制备方法,能够快速制备出公斤级的石墨烯,随后又在材料所的支持下,顺利搭建了一条中试线,用插层剥离法产出了吨级石墨烯。
从“公斤级”到“吨级”,刘兆平和他的团队,朝着实现石墨烯大规模应用的目标快步前进。
命运往往会眷顾有准备的人。2010年,诺贝尔物理学奖颁发给了发现石墨烯的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,这个脱胎于基础物质“碳”,却又具备许多非凡特质的新材料,名声大噪、迎风起舞。“才发现了6年的新材料,就能登上诺贝尔奖的殿堂,我很诧异,但也很兴奋。”刘兆平说。
“风口”之下,一步领先、步步领先。
2012年4月,刘兆平代表团队签署技术转让协议,涉及金额高达2亿元。
2015年,《中国制造2025》战略规划发布,提出了在石墨烯等近40个领域建设一批国家制造业创新中心的目标。在中国科学院宁波材料所和镇海区的鼎力支持下,刘兆平带着新使命再出发。
2017年12月,石墨烯创新中心在当时的宁波新材料初创产业园落地,并顺利获批成为首个浙江省制造业创新中心。
时代东风劲吹、政策雨露浇灌,那颗深埋许久的“种子”,得以破土而出、蓬勃生长。
淬炼,于漫漫征途中
正如论文里、实验室里的伟大发现,常常会在投入市场、放大生产的数量级后遭遇挫折,刘兆平“掌舵”的石墨烯创新中心,也在由“省级”迈向“国家级”的过程中陷入了困境,几度差点夭折。
摆在刘兆平面前的,是一道两难的选择题。
一边,是争创国家制造业创新中心的既定目标。它关系到平台的能级和体量,关系到科研攻关的政策支持和资源匹配,一旦“升级成功”,就是巨大的跨越。
另一边,则是资金短缺的现实困境,多个合作单位迟迟没有实缴注册金,让创新中心陷入了“断粮”的尴尬境地。“我们只能叫停多个科研项目,同时到处借钱补充现金流,员工降薪20%以减少支出。”刘兆平说,“很痛心,但也很无奈。”
当时的创新中心,一度流失八成员工,首次参与国家工信部石墨烯创新中心能力建设项目投标,也以失败告终。“这是最艰难的时刻。我们只能饿着肚子,在各类困难的围追堵截下一步步前进,脑海里也浮现过动摇、放弃的念头。”刘兆平坦言。
但长期的创新创业经历,给予他强大的内心和坚韧的意志。对团队成员的许诺,也促使他咬着牙熬了下来,“只要坚持住,就一定能等到曙光出现!无论用什么样的方法,都要实现‘国家级’的目标!”
虽然人员大量离开,但“核心主干”尚存,重点推进的几个研究项目也在“壮士断腕”后得以保留。石墨烯研发与应用的烛火,在狂风与乱流中飘摇不定,但终究没有熄灭。
直到2021年,属于刘兆平的“长征”,迎来了转折点。
随着石墨烯研发的下游市场不断扩大,石墨烯创新中心着力推进的石墨烯铝燃料电池、石墨烯电热膜、石墨烯导热膜、石墨烯热管理动力电池PACK等项目相继实现成果转化。与此同时,市、区各级政府给予累计千万元的补助,市、区国资及我国二十余家石墨烯行业骨干企业相继入股。至此,全国石墨烯领域大多数创新资源,汇聚宁波镇海。
刘兆平苦心孤诣保留的核心人才、关键技术和重点项目,终于峰回路转、踏上坦途。
第二年,石墨烯创新中心再度参与国家工信部石墨烯制造业创新中心创新能力项目投标。这一次,刘兆平等来了成功的喜讯。
随后,一切水到渠成。2022年9月,国家石墨烯创新中心建设方案通过专家论证。2022年11月,工信部批复组建国家石墨烯创新中心。刘兆平眼前的世界,已经变了模样:“投入持续增加、人才不断涌入,创新团队奋力攻关,许多研发项目都超预期、优于规划目标。”
当前,国家石墨烯创新中心采取“公司+联盟”运行模式,设立的专家委员会拥有包括十余名院士在内的30多位委员,研发人员超过170人,已获授权近200件发明专利,并主持、参与研究、制订14项国家标准、行业标准、团体标准。
历经淬炼之后,这座矗立于雄镇大地的高能级创新平台,愈发耀眼夺目。
前进,朝更远未来去
从博士毕业至今,刘兆平已与石墨烯相伴同行了二十年。在他看来,这是一条永无止境的探索之路,一项关乎人类发展未来的伟大事业,“既与国家重大需求相关,也和群众的切身利益相连”。
当一个原子层厚度的石墨烯,堆叠在铜箔之上,导电性大幅超过银的“超级铜”诞生了。它能应用在导线电缆、芯片外延连接线、5G天线等产品上,显著提升运行效率、大幅降低能源损耗。
当石墨烯制成的“油墨”涂抹在无线射频芯片之上,有着更高性价比、更灵敏“嗅觉”的电子标签诞生了。它隐藏在衣物、设备、包裹之中,为大批量物品的管理创造便利,为实现“万物互联”夯实基础。
这些产品,有的正处于筹备中试放大的阶段,有的已经在市场上取得了良好反响。它们不断地证明,石墨烯有着很强的泛用性,能和不同的金属配合、产生“1+1>2”的效应,甚至还能“重构”和“创制”全新的材料,颠覆旧有认知、改造传统产业。
这是刘兆平长久以来的梦想,也是他继续走下去的动力:“新材料是人类文明的基石,它或许不是当前最光鲜、最能创造收益的,但一定能磨炼心智、锤炼技艺,在可以预期的将来,给予你最丰厚的回报。”
按照计划,到2025年,他将带领团队,高质量完成石墨烯制造业创新中心创新能力建设;2028年,建设成为具有国际影响力的国家石墨烯创新中心;2031年,建设成为引领全球石墨烯产业发展的国家制造业创新中心。
下一个长周期,刘兆平还会与“新材料之王”相伴同行,探索“烯创未来”的无限奥秘,走向更辽阔、更光明的未来。
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