史浩飛：微納世界

文/本刊實(shí)習(xí)記者　王玉

史浩飛：微納世界

文/本刊實(shí)習(xí)記者王玉

史浩飛，1982年生人，中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院微納制造與系統(tǒng)集成中心主任，獲得中國科學(xué)院院長優(yōu)秀獎，重慶市五四青年獎?wù)隆?/p>

陽光普照大地，給我們帶來了溫暖，同時也照亮了一位年輕人的心。2000年的夏天，經(jīng)歷了一場高考洗禮后，懷揣著對光的向往，這位年輕人終于如愿走進(jìn)電子科技大學(xué)光電工程與光通信專業(yè)。他就是史浩飛，80后中的一員，自稱是“普通人”的他，卻在微米、納米的世界中做著不普通的事。

懵，“懂！”——懵懂的他遇到納米技術(shù)

說到學(xué)理工科的男生，可能大多數(shù)人眼前浮現(xiàn)的是邋里邋遢、不修邊幅、不拘小節(jié)的宅男。

史浩飛可不是這樣。本科期間，不僅能夠優(yōu)秀地完成學(xué)科內(nèi)容，那時的他已經(jīng)對青年人創(chuàng)業(yè)非常感興趣，所以在業(yè)余時間學(xué)習(xí)金融專業(yè)的雙學(xué)位，同時對于經(jīng)濟(jì)、地理、歷史也都有所涉獵。這為他后來的發(fā)展，做了充分的準(zhǔn)備。

中國科學(xué)院是學(xué)術(shù)殿堂、科研圣地，引領(lǐng)著我國最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。2004年9月，史浩飛走進(jìn)了中科院光電技術(shù)研究所，開啟了遨游納米世界的新旅程。

“我進(jìn)入中科院才第一次接觸到納米技術(shù)，對于我而言，就好像發(fā)現(xiàn)了一座寶藏?！?/p>

“以前所學(xué)到的知識，大都是前人的科研成果。當(dāng)我走進(jìn)了中科院，接觸到納米技術(shù)，我才知道，原來還有這么多的科學(xué)家在做著前人沒有做過的事。能夠參與進(jìn)去，我很榮幸也很光榮。”

那到底什么是納米技術(shù)？為什么讓史浩飛如此著迷？

荷花出淤泥而不染，荷葉上的水珠可以自由滾動，這是為什么？

壁虎可以在光滑的墻面如履平地，這是為什么？

名貴的“徽墨”，歷經(jīng)歷史長河，仍然顏色新鮮，這又是為什么？

納米，事實(shí)上是一種長度單位，一納米等于千分之一微米，相當(dāng)于十億分之一米，這樣說起來，可能覺得難以想象。形象來說，我們把一納米長的物體放在一枚乒乓球上，就像是把一枚乒乓球放在地球上一般。

第一次工業(yè)革命，蒸汽機(jī)把人類帶入了毫米時代；第二次工業(yè)革命，電子技術(shù)將微米應(yīng)用于日常生活；而我們現(xiàn)在面臨的第三次工業(yè)革命，使人類的科技和生產(chǎn)走進(jìn)了新領(lǐng)域——微納世界。

有人會問，1985年納米技術(shù)在我國便已經(jīng)有專利申請，既然我國對于納米技術(shù)的研究在1997年以后已經(jīng)逐漸達(dá)到巔峰狀態(tài)，為什么現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用卻很缺乏呢？

雖然我國的納米科技發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，但真正地將納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，存在一定的困難。首先，有的科研成果本身并不具備可以產(chǎn)業(yè)化的條件，其次，也是最重要的，就是信息不通，好的科研成果卻無法找到合適的轉(zhuǎn)化渠道，同時也缺乏資金的有力支持。

就如里夫金所說，現(xiàn)在我們存在的協(xié)同共享的經(jīng)濟(jì)模式中，能夠獲得最大回報(bào)的途徑，是通過各方協(xié)作共享所得的成就。

史浩飛就這樣走進(jìn)微納的世界，為神奇的微納世界與我們的現(xiàn)實(shí)社會搭建了一座可以溝通的橋梁。

微，“妙！”——微納世界邂逅完美石墨烯

2009年，史浩飛漂洋過海，來到美國密歇根大學(xué)，繼續(xù)從事微納加工與新型材料方向的研究，并且邂逅了“完美”的石墨烯。

石墨烯是微納級別的材料，因?yàn)樗挥袉蝹€碳原子的厚度。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家首次成功地把石墨烯從石墨中分離出來，它在二維中呈現(xiàn)六角形蜂巢晶格的平面。

那石墨烯到底完美在哪里呢？

史浩飛告訴我們，石墨烯是現(xiàn)在世界上最薄也是最堅(jiān)硬的納米材料，它只有0.34納米厚，吸光率只有2.3％，所以它幾乎是透明的。那0.34納米到底是有多厚呢？一根頭發(fā)絲我們可以想象，頭發(fā)絲的直徑一般在0.04毫米，也就是相當(dāng)于十萬層石墨烯疊加起來。

如此之薄的石墨烯，強(qiáng)度又怎樣呢？由于石墨烯是呈六角形的，結(jié)構(gòu)極穩(wěn)定，它的強(qiáng)度就更為驚人了。據(jù)測試，若將石墨烯制成如普通塑料袋一樣的厚度，它大約能夠承受兩噸的重物而不斷裂。

石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高，甚至優(yōu)于金剛石；它是現(xiàn)今世界上電阻率最小的材料，甚至優(yōu)于銅和銀。

這么“完美”的石墨烯，想要與它相見，可不是那么簡單。

在美國的石墨烯實(shí)驗(yàn)室中，有一臺至關(guān)重要的納米加工實(shí)驗(yàn)設(shè)備，白天時間預(yù)約的人多，所以，史浩飛每每都是約在半夜12點(diǎn)到早上8點(diǎn)使用它，“夜深人靜，效率特別高，思路也更開闊?！?/p>

“時差12個小時，美國的黑夜就是中國的白天，就好像是在國內(nèi)上班一樣?！遍_始時，石墨烯的超導(dǎo)電性吸引了史浩飛，發(fā)現(xiàn)它是非常優(yōu)秀的光電材料，但通過更加深入地了解石墨烯，他才發(fā)現(xiàn)，原來石墨烯是這么“完美”的納米材料。

創(chuàng)，“新！”——創(chuàng)造石墨烯應(yīng)用新領(lǐng)域

2011年，中科院成立了重慶綠色智能技術(shù)研究院，史浩飛帶著他心愛的石墨烯回到了祖國的懷抱，成為首批引進(jìn)技術(shù)人才中最年輕的一個。

“那時的我，博士后的合同還沒有結(jié)束，但能夠回到自己的國家，在祖國這個平臺上發(fā)展科技，更能體現(xiàn)出自己的價值?！?/p>

剛剛成立的中科院重慶研究所，人員設(shè)備都不是很完善，他們沒有因?yàn)闂l件簡陋而放棄和改變，他們將租來的十幾平米的工廠廠房改造成實(shí)驗(yàn)室，好幾組團(tuán)隊(duì)在一起工作。從購入實(shí)驗(yàn)設(shè)備，到吸納優(yōu)秀人才，直到微納制造與系統(tǒng)集成中心的成立，史浩飛事事親力親為。

在史浩飛所帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)的努力下，石墨烯慢慢揭開面紗，他發(fā)現(xiàn)石墨烯不光可以應(yīng)用于光電技術(shù)，它應(yīng)該還有更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

是否想過有一天，我們能擁有一部手機(jī)，它不僅防磨防劃，甚至還可以折疊攜帶？在蘋果、三星、LG等公司新款手機(jī)上市前，大多數(shù)熱衷于數(shù)碼產(chǎn)品的年輕人總會有諸如此類的猜測和期待，但最后大家通常都以失望告終。

石墨烯，透光性好，導(dǎo)電性強(qiáng)，是世上最堅(jiān)硬的納米材料，最重要的是，它的結(jié)構(gòu)極穩(wěn)定，即使彎曲折疊也不會斷裂。這不正是我們所找的，能夠替代傳統(tǒng)數(shù)碼產(chǎn)品屏幕的材料嗎？

我們現(xiàn)在所用的數(shù)碼產(chǎn)品，屏幕大多是采用傳統(tǒng)電極ITO（銦錫氧化物），銦元素在自然界中存在稀少，價格較為昂貴，對于環(huán)境有一定的危害。與之相反，石墨烯是由碳原子組成的，碳元素在自然界中含量極高，無論是花草樹木，還是河流山川都存在大量的碳元素，價格也相對較低。石墨烯中不含任何重金屬及稀有金屬，對于環(huán)境沒有任何污染，是非常完美的納米材料。

“其實(shí)我讀書的時候，成績并不是最優(yōu)秀的。但是我認(rèn)為成績不能代表全部，科研最重要的是，怎樣更好地應(yīng)用學(xué)習(xí)的知識，創(chuàng)新是科研人必備的素質(zhì)，最重要的是使我們的研究對社會有價值、有意義。”

作為重慶墨?？萍加邢薰臼紫茖W(xué)家，史浩飛說：“我們開發(fā)的石墨烯觸控屏幕智能終端已經(jīng)量產(chǎn)，將于近期舉行產(chǎn)品發(fā)布會?！迸⒖萍寂c生產(chǎn)相結(jié)合，產(chǎn)業(yè)鏈之間互相配合，史浩飛帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在石墨烯現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的道路上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

目前史浩飛帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)獲得“國家科技部863計(jì)劃”的支持，成為國家首個石墨烯關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目。

現(xiàn)今，石墨烯作為優(yōu)秀的納米材料已經(jīng)被應(yīng)用于防腐材料、散熱薄膜等方面，并會逐漸被廣泛使用于電池、電極、太陽能、醫(yī)療、海水淡化等領(lǐng)域。

在不久的將來，可以檢測DNA序列的納米傳感器，可測量心率和生命體征的智能皮膚，可彎曲的柔性O(shè)LED顯示屏也將來到我們的現(xiàn)實(shí)生活。

微納的世界很小，但是微納技術(shù)卻使我們擁有了更加開闊的視野。在即將來臨的第四次綠色工業(yè)革命中，年輕一代的不懈努力，將會把科技更好地應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活，帶領(lǐng)世界走進(jìn)一片嶄新的領(lǐng)域。

責(zé)任編輯：李純