专访黄永安教授丨十年匠心如一日,不改初衷创新篇
黄永安,华中科技大学机械学院教授、博导;数字制造装备与技术国家重点实验室副主任;华中科技大学柔性电子制造团队带头人。

专访黄永安教授丨十年匠心如一日,不改初衷创新篇

先进制造 | 头条人才 2022-07-15

采编 / 陈锡丹

来源 / 人才头条

以下文章共有2954字,阅读约需12分钟


黄永安,1980年生人,2007年获得西北工业大学博士学位,同年进入华中科技大学博士后流动站工作,致力于柔性电子的制造与研究。15年来,从柔性电子设计(结构、器件、系统)、到柔性电子制造(喷印、剥离、转印)、再到柔性电子应用(智能蒙皮、电子皮肤、柔性显示),黄永安始终瞄准科学前沿、聚力攻关。

他目前担任数字制造装备与技术国家重点实验室副主任、国家重点研发专项首席科学家,荣获国家杰出青年科学基金、“科学探索奖”、国家发明专利近100项,形成重大成果转化等成绩,以匠心精神,在柔性电子制造的道路上一步一个脚印勠力前行......


凭直觉闯入柔电蓝海

作为华中科技大学柔性电子制造团队的带头人,黄永安与柔性电子结缘还要从15年前讲起。2006年,一次偶然机会,黄永安在《科学》杂志上看到一篇论文,介绍硅可以实现可拉伸,并且将来有望用于可拉伸的柔性电子。无法尽述,就像是充满“未知与好奇”的世界被突然撬开,黄永安形容为“怦然心动”。

那时候,柔性电子技术才刚刚起步,还没有形成如今热闹的局面,只是存在于论文里,相关的研究并不多。“从学术或科技的角度来讲,当时柔性电子还是比较新的领域,国内涉足的人也比较少。做科研也需要进行顶层设计和规划,通过我们团队讨论后,认为柔性电子技术是一项颠覆性技术,其制造技术也必定未来可期。”他说。

选择科研方向就像掷骰子,没有人能百分百笃定结果,仅凭借着基于对未来技术发展态势的研判,黄永安就一猛子扎进了柔性电子这片未知的蓝海里。


从0到1实现系列突破

由于当时柔性电子的研究才刚刚起步,基础理论和技术开发都要从头开始,这也意味着,选择柔性电子这条路要比其他的路更长更难。开弓没有回头箭,黄永安带着团队做理论研究,做技术攻坚,反复迭代,反复论证,在柔性电子这片“无人区”里上下求索。

凭借着逢山开路、遇水搭桥的拓荒精神,黄永安带领着华中科技大学柔性电子制造团队,从电流体喷印,到激光剥离和巨量转移,从电子皮肤,到柔性智能蒙皮和多层曲面电路等核心技术方面,取得了丰富成果,并实现了成果转化。

“基于柔性电子电流体喷印制造的研究,我们已从喷印的原理、工艺、喷头、装备、应用形成了全链条突破,目前基于电流体喷印制造的研究已经率先实现成果转化,我们也在努力推动团队其他偷星电子技术的逐一成熟,努力形成转化。”他说。

正如鲁迅先生曾说,世上本没有路,走的人多了,也就成了路。从“无人区”到“入局者众”,黄永安就像在产业更迭中第一线的“老兵”,一路见证了柔性电子从起步到发展的各个阶段,现在,他正在等待柔性电子这项颠覆性技术的蓬勃新生。


走“制造为中心”的路子

术业有专攻,与其他研究柔性电子材料、结构不同的是,黄永安团队一直是以制造为中心。“我们团队叫做柔性电子制造团队(iFLEX@HUST),我们擅长的是制造,制造是我们的根本,这些年,我们不断地提出新原理,攻克新技术,开发新装备。”

“敢为人先”一直是黄永安身上最鲜明的特点。很多年前,黄永安就大胆预测,未来柔性印刷显示将会成为主流工艺之一,为此他们团队率先对“新型显示喷印制造装备”进行了大量研究。早在2014年,黄永安的“柔性电子器件喷印制造技术与装备”研究成果就获得了「瑞士日内瓦国际发明展览会金奖」。


“利用高压电场诱导喷嘴处的悬滴发生流变,形成泰勒锥/射流,从而实现微纳米尺寸的图案喷印,分辨率可达100 nm、打印粘度范围覆盖1-10000 cps、兼有多种打印模式,在高分辨率图案化和跨尺度制造方面具有非常大的潜力。”目前,这项装备已经进入生产线。

与此同时,Micro LED显示生产要求巨量转移良率达到99.9999%,芯片转移误差不超过±1.5 μm, 转移效率要大于50~100 M/h,传统的拾取技术手段无法达到工业化的需求,巨量转移就成为了制约Micro LED显示量产和效率的重要技术瓶颈。


1.jpg

图源/受访者


要啃就要啃硬骨头,“激光剥离和巨量转移”是黄永安进行制造研究的另一个方向,也是他刚到华中科技大学就开始研究的拾取技术的延续。“考虑到巨量转移过程的可控性和可靠性,我们团队主攻激光巨量转移的方式,将微芯片与原基板分离并批量拾取,然后转移到显示基板对应的像素电极上”,他说。


大规模应用需要时间来酝酿

尽管经过十多年的发展,但由于当前柔性电子应用生态还需构筑,生产成本还比较高,除了柔性显示外的消费需求还未真正形成。黄永安认为,柔性电子要想真正走入寻常百姓家,还需要一款“杀手级”的产品来带动其他系列产品的发展。他将“杀手级”产品定义为:“老百姓每天都需要,并且成本可接受的To c应用”。而这一切都需要一点时间来酝酿。

“目前,柔性电子还没有爆发大规模的应用需求,我相信以柔性电子目前的发展速度,时间不会太长,可能也就3-5年,相信很多产品都会像雨后春笋般冒出来,特别是像穿戴式医疗健康监测类产品,柔性可折叠显示类产品等。”


2.jpg

图源/受访者


“不光是在柔性显示和医疗健康领域,柔性电子在机器人触觉、飞行器智能蒙皮,在工业、国防、深空、深海领域都有非常重要的作用,可能规模不大,但十分重要,它可以解决一些传统技术解决不了的问题。”

黄永安始终坚信,未来柔性电子必将指数式增长,将会达到与微电子相当的市场规模,必将开启“刚柔并济”的电子技术时代。而这期间,需要政府与行业敢为人先,拿出魄力打破现状,谁敢走在前面,做第一个吃螃蟹的人,将来肯定也是最先受益的那群人。

“柔性电子作为一种新兴的电子技术,被视为高级制造和产业革新的下一代革命性技术,引发世界的高度关注。相比于传统高精尖技术被发达国家‘卡脖子’,在柔性电子技术这场革命中,我国和发达国家正处于并跑阶段。”

“在新型显示领域,国内的京东方、华星光电都已经做大做强;在医疗健康领域,国内外高新技术公司都不断推出新的产品;在柔性电子制造装备领域,我国走出了一套自己的原始积累和技术创新之路。所以在这场全新的技术竞赛中,未来中国更有希望‘开道超车’”,黄永安说。


旁人眼里的黄永安

黄永安的学生曾这样评价他——敢想敢拼,所谓“敢想”就是黄永安的想法比一般人要超前很多,思维非常得活跃、开阔,逻辑思辨能力也很强。而“敢拼”就有太多例子可以佐证了:

“每天早上提前一小时到办公室,晚上10点/11点才回,有时候学生凌晨一点多给他发消息,他也会回复。在科研上黄老师对我们要求非常严格,但是他对自己更‘严苛’,我们每个周六周日好歹还能休息一天,但他是全年无休的,我记得有一年才大年初二,黄老师就来实验室忙了,真的是那句话,比你厉害的人,比你还努力。”学生说。


3.jpg

图源/受访者


学之广在于不倦,不倦在于固志。也许正是15年来,夜以继日、埋头苦干、潜心钻研,才造就了“80后青年科学家”这份荣光。

专于职,勤于工,敬于业,精于技。站在科学与未知的交叉点上,黄永安始终立足于理论前沿和科学前沿,不断前行,不断突破,将探索、求真与务实坚持到底,十年如一日,正是这种一心一意,一往无前的工匠精神,把一件事做到极致,才千锤百炼出科学匠人的时代品格!

扫码阅读

人才检索

全部

双创圈

博士堂

数字经济

退役军人

智能制造

柔性电子

新材料

人才头条

人工智能

先进制造

新能源

海归派

大数据

海归

女性创业者

区块链

文创

汽车产业

电子信息

国家自然科学基金委员会

人才线索

申报接口

关注人才

公众号二维码