大师风采 | 研究院红外薄膜与晶体团队朱嘉琦:技术赋能,协同创新,助力河南超硬材料产业实现优势再造

发布时间:2023-05-14浏览次数:1337

近日,研究院先进光电技术研究院红外薄膜与晶体团队学术带头人朱嘉琦教授接受大河报专访,他阐述了哈工大人立足航天,面向国防,服务国民经济主战场,把论文写在祖国大地上的情怀,介绍了团队通过横向合作等方式,与河南超硬材料企业协同创新,加快科研成果从实验室走向转化应用,展示了团队助力河南超硬材料产业链高端化现代化,实现优势再造的信心。

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金刚石技术革命将带来哪些工业巨变

(大河报·豫视频记者 黄婷 刘瑞朝)金刚石是目前世界上已知的最硬材料,河南在金刚石、立方氮化硼等超硬材料领域也足够硬气,产能占到了全球的70%以上。

5月5日,河南省委书记楼阳生在哈工大郑州研究院调研时提出,要创新合作模式,完善协同机制,加快成果转化利用,推动超硬材料产业链高端化现代化。当天下午,大河报·豫视频科创河南记者在哈工大郑州研究院,对话朱嘉琦教授,他告诉记者,一流科研技术协同创新产业发展,服务国民经济主战场,他和他的团队,有着迫切的使命感。

【产业】河南超硬材料在全球很硬气

超硬材料主要是金刚石和立方氮化硼。在超硬材料领域,河南可谓是非常硬气。据河南省工信厅提供的数据显示我省人造金刚石和立方氮化硼产量分别占全国的80%、95%,我国金刚石单晶产量占全球总产量95%左右。

依托哈工大郑州研究院,红外薄膜与晶体团队长期从事金刚石晶体与器件技术的研发。团队学术带头人朱嘉琦教授告诉记者:“数据最能说明问题。”

朱嘉琦教授说,河南超硬材料的产量占到全球的70%以上。单从产量占比上来说,河南超硬材料产业在全球处于绝对的优势地位。

河南超硬材料能发展壮大起来,有多方面因素。朱嘉琦教授分析说,一方面是过去数十年房地产行业的发展,带来了磨料、磨具这些建材加工、切割工具需求指数级增长。另一方面,半导体行业的迭代升级,也带动了CVD金刚石产业的发展。他表示,目前找不到比金刚石更硬的材料了。河南超硬材料产业,主要用到的是金刚石的力学性能。

科创河南记者了解到,河南省作为超硬材料行业研究开发中心、产业化基地和技术、人才的辐射源,形成了以超硬材料及制品为核心、原辅材料和专用设备仪器为基础、公共技术服务体系为支撑的发展格局,拥有较为集中和相对完善的产业链条。

【探索】金刚石有多重性,可谓是天选之材

金刚石不只是超硬,还有着没有被广泛开发、应用的多面特性。

“实验证明金刚石光学性能、电学性能俱佳,这种优异的综合性基础材料,能带给我们颠覆性的工业革命。”朱嘉琦教授告诉记者,“天选材料”只是工业制造革命的一个环节,另外还有无数先进科技用于前后道工艺。

朱嘉琦教授长期从事金刚石晶体材料、透明件材料以及高导热复合材料等研究,其团队在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持下,在英寸级单晶金刚石、金刚石增强导热器件、日盲紫外探测、核素电池等方面取得了阶段性成果。

“任何一次产业变革都离不开基础材料的供给,有了基础材料才会有器件和装备。”朱嘉琦教授说。作为“天选材料”的金刚石,目前只被开发了一种力学性能。金刚石导热散热复合材料也是目前所有已知顶级半导体材料,如果能将其他性能也开发出来,超硬材料产业链必将实现优势再造。

“仅是力学性能,便造就了这么大产业。如果其他性能开发出来,河南未来超硬材料产业可谓是一片蓝海。”朱嘉琦教授激动地说。

【创新】技术加持将带来划时代改变

材料是工业发展的基础和先导,朱嘉琦说,技术创新加持下,超硬材料领域技术创新所带来的变革,会远超我们的想象。

“我们要做的,就是改变世界。”他说。现在人造金刚石的生产制造,是模拟高温高压的地壳环境,在石墨触媒的作用下长成金刚石,但技术不止一招鲜。

朱嘉琦说,如果有新的技术来解决人造金刚石培育过程中的高温高压不足的问题,这无异于从蒸汽时代到电气时代,是颠覆性的技术革命。生产制造技术提高了,就可以生产出更多的金刚石,金刚石作为基础材料,就可以广泛地应用在工业制造领域。

同时,人工钻石作为消费品,也会以更低廉的价格飞入寻常百姓家。人们出行中乘坐的地铁、高铁上配备更多的金刚石设备,耐压性能更高更好,500公里每小时的速度将不再只是想象。

【团队】一流科研力量提供技术支持

超硬材料产业链优势再造,需要科研团队的助力。《河南省加快材料产业优势再造换道领跑行动计划(2022—2025年)》提出:

支持产业链下游大企业与产业链上游中小企业联合科研机构、高校等组建大中小企业融通、产学研用协同的创新联合体,承接重大科技项目,推动共性技术研发。

作为首批入驻哈工大郑州研究院的团队成员,朱嘉琦教授说,哈尔滨工业大学要求他们立足航天,面向国防,服务国民经济主战场。一方面,河南在超硬材料产业有很好的基础,企业在升级改造过程中也面临各种各样的问题。另一方面,团队所研发的技术,是要为当地相关行业服务的,这样科研技术才有生命力,他们的研究才真正创造了价值。

“科研对我们团队来讲,不是一个苦差事,而是可以让团队每一个人的才能都得到充分发挥。”他说。自己目前做的事情,是自己热爱的事情,是产业的需要,和企业的需求、市场的需求是连在一块儿的。

“河南是一个经济大省,面向河南的区域经济发展,便是面向国民经济主战场。”朱嘉琦教授说。哈工大学鼓励他们把科研成果落地,为更多像河南这样急需科研力量的地方作贡献。

【合作】超硬材料产业协同创新发展

5月5日,省委书记楼阳生在哈工大郑州研究院调研时强调,超硬材料产业有优势、有基础,但也存在大而不精、大而不尖、大而不强的问题,要创新合作模式,完善协同机制,加快成果转化利用,推动产业链高端化现代化。

规模在国内外已居于领先水平的河南超硬材料产业,如何进一步走向中高端?

科创河南记者了解到,哈工大郑州研究院围绕地方优势产业和战略新兴产业,结合学校学科发展规划,布局医学健康和光电融合两个重点领域,电子信息、智能制造、新能源、智能建造四个专业方向,设立“两院八所”研究机构,瞄准企业需求,发挥科技优势,强强联合,助力河南超硬材料等产业实现技术升级。

朱嘉琦教授说,河南的超硬材料产业要走协同创新发展的路子。企业、产业更高端的发展,需要技术的迭代升级,而以哈工大郑州研究院为代表的新型研发机构,可以提供可持续的创新能力。

他指出:“我们与企业合作的形式有很多种,比如传统的横向合作、技术股权等,通过不断完善协同机制,助力行业、企业高质量发展。”

下一步,团队将继续与省内超硬材料龙头企业、省科学院深度合作,在关键技术攻关方面,持续攻关大功率大尺寸混频化学气相沉积(CVD)金刚石生长系统关键技术。

在核心产品研发方面,团队将针对功能化应用,持续开展氮化镓-金刚石(GaN-Diamond)复合晶圆、电子级单晶金刚石、金刚石核素电池、金刚石特种芯片的研发。

在产业化方面,团队将围绕功能金刚石生长、加工及典型应用开展产业化合作。

【院所】做好“新工科”人才供给

近几年来,位于郑州市郑东新区的中原科技城先后吸引哈工大郑州研究院、北理工郑州智能科技研究院等高能级研发机构的入驻。

哈工大郑州研究院院长王广飞接受大河报·豫视频科创河南记者采访时说,哈工大郑州研究院坚持以高端人才引育一流人才,筑起高层次人才汇聚“新高地”。目前,哈工大郑州研究院已初步形成了由海内外院士为顾问,20余名国家高层次人才、国家青年人才等领衔的百余人规模的国际化高端人才队伍,为产教融合人才培养基地做好导师队伍储备。

朱嘉琦教授说,哈工大郑州研究院的成立,解决的就是优质高等教育资源供需不平衡的问题,为河南本地培养更多的高层次人才。为此,他也有在河南培养研究生的计划。

王广飞说,哈工大郑州研究院全面践行党的二十大关于教育、科技、人才“三位一体”战略部署,坚持教育优先发展战略,实施产教融合模式培养,针对人才与产业脱节、河南高水平大学少、研究生指标少等问题,哈工大郑州研究院采用“自带”一流学科专业和大规模学生指标,探索建立校企联合卓越工程师培养平台,这些研究生人人皆是工程科技人才,能够为河南省、郑州市做好“新工科”人才供给。

科创河南记者了解到,哈工大郑州研究院目前在册硕博生共有672人,与河南省科学院、中电科27所、宇通客车等近20家头部企事业单位签订研究生联培协议。另外,同步开展非全日制MPA、MEM、EMBA招生宣传,为省市干部职工、企业技术和管理人才做好学历提升供给。

对于哈工大郑州研究院下一步的发展,王广飞说,规模上要再扩大,在院学生再上新台阶层次上要再提高,争当一流高校郑州研究院“领头羊”机制上要再创新,在全国奏响河南新型研发机构“最强音”

【布局】一流大学在豫设立研究院将助推产业链高端进阶

国内一流大学在河南设立研究院,哈尔滨工业大学并不是孤例。2023年河南省政府工作报告提出,强化创新平台建设,积极引进一流大学研究院落户中原科技城。

这在2023年郑州市政府工作报告中得到了细化,报告提到,要新谋划建设5家以上一流大学(科研机构)郑州研究院。在今年3月15日召开的环省科学院创新生态圈建设暨“人才强院年”启航仪式上,中原科技城正式启动建设“一流大学郑州研究院”起步区,其中四所高校研究院已经明确落户,包括武汉大学、上海交通大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学。

一流大学在河南设立研究院,将会对河南的产业转型升级起到怎样的作用?

北京师范大学政府管理研究院副院长、产业经济研究中心主任宋向清说,高校院所在河南成立研究院,是给河南产业转型升级下的一场及时雨。不仅可有效解决部分领域科研能力不足、科研成果匮乏、科研服务产业滞后等问题,还可以为河南培养一大批高端科研人才,补齐河南产业科研人才不足的短板。

这有利于带动河南产业经济向产业链供应链的高端进阶,带动河南高新技术产业提质提档转型升级,也有利于河南先进制造业在基础产业、关键领域和核心技术方面取得突破。宋向清说,更多的一流大学在河南设立研究院,将增加河南产品的附加值,提高中原企业的核心竞争力,推动河南企业高质量、可持续发展。

报道链接:http://newpaper.dahe.cn/dhb/html/2023-05/12/content_642909.htm


 

编辑:梅鹏飞,审核:张懿文




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