【50年「搗鼓」出這家創業板企業——記中科院化學所有機光導鼓技術研發應用歷程】
近年來,中國科學院面向需求、紮根一線、深入市場,為我國突破關鍵核心技術、增強產業鏈供應鏈自主可控能力、助力打贏脫貧攻堅戰發揮了重要作用。

日前,GEOVIS空天大數據平台研發及產業化應用團隊等9個團隊獲得中國科學院2020年度科技促進發展獎。本報為此開設專欄推出系列報道,探究這些團隊將科技成果從「書架」搬上「貨架」背後的心路歷程。

圖1:2001年,楊聯明(左)與中船漢光公司總經理汪學文討論有機光導鼓產品質量問題。
圖2:不同型號的有機光導鼓。楊聯明團隊供圖

日前,中國科學院化學研究所(以下簡稱化學所)研究員楊聯明收到了一個紅本本,他領銜的「有機光導鼓及其相關產品的技術開發與產業化應用團隊」榮獲中國科學院2020年度科技促進發展獎。

對楊聯明而言,這是最近一年來的又一個好消息。2020年1月,基於化學所深耕50年的原創技術成立的企業——中船重工漢光科技股份有限公司(以下簡稱中船漢光)獲批在深圳證券交易所創業板上市。

受疫情影響,原本由楊聯明親赴深圳「敲鐘」的中船漢光上市儀式推遲了半年。2020年7月9日,楊聯明在線上遠程參加了這個儀式。

當天,中船漢光開市漲幅43.95%,迎來開門紅——楊聯明的「冷板凳」坐「熱」了。「做了幾十年基礎研究,如果不是真的一步步走來,我也沒有料到自己的工作能夠取得這麼大的經濟價值。」他告訴《中國科學報》。

▲ 從「科學」中來

有機光導鼓(OPC)的概念雖然有些陌生,但它作為印表機、複印機等自動化辦公設備的常用耗材「硒鼓」,已經得到廣泛應用。

20世紀30年代,美國工程師切斯特·卡爾遜(Chester Carlson)利用材料的光電轉換性質,發明了靜電複印技術。「這一發明被認為是信息處理和傳播方式的革命性變化,也是20世紀最重要的技術發明之一。」楊聯明說。

靜電複印是一個將靜電潛像用帶電色粒顯影獲得可視性圖文的技術,與後來的激光列印一樣基於靜電照相原理(Electrography),主要包括成像、顯影、轉印、定影等步驟。

光導鼓是實現這一技術的重要器件。它是在導電基底上鍍塗一層十幾微米的均勻、光滑、堅韌的光導材料薄膜而形成,具有光電轉換功能。這個看似簡單的元器件,實際上蘊含著材料學、電學、光學等多學科知識原理和配方工藝等技術內涵,其中光導材料是最基礎的,也是科學家們付出最多努力尋求的目標。

光導材料從硒、硅、氧化鋅等無機半導體轉向靈敏、高效、環保、低成本的有機半導體,主要得益於20世紀70年代前後全球範圍內有機光電功能材料基礎研究的快速發展。

20世紀80年代以後,適用於現代社會辦公自動化需求的激光印表機開始發展起來,作為其核心部件的有機光導鼓產品顯示出巨大的市場前景。然而,有機光導鼓這一核心技術僅有國外發達國家的少數大公司掌握,對我國實行嚴格技術封鎖,以此壟斷攫取高額利潤。

楊聯明表示:「今天我們已經意識到為什麼我國一些產業受制於人,原因在於基礎研究這個總開關。」20世紀90年代,全球範圍內有機光導鼓產業像雪球一樣越滾越大。當時,中科院的研究人員已經前瞻性地意識到,開展有機光導鼓相關應用基礎研究的重要性。中科院高技術產業局向化學所提供經費10萬元,啟動有機光導鼓的研發。楊聯明回憶,這些工作讓研究人員對有機光導鼓的了解、認知和掌握達到了新的水平,具備了製備原理性器件的能力。

事實上,更加基礎的研究可以追溯到50年前。化學所在國內率先開展有機信息記錄材料領域的攻關,培養組織了一支站立在科學前沿的「執牛耳」隊伍。

產業化取得初步成功后,科學探索的腳步也沒有停止。2005年,楊聯明團隊將其在合成化學研究中取得的「鎳催化烏爾曼反應」新方法及時推向有機光電材料的實用化合成中,較大幅度降低了生產成本。至今這一技術仍在沿用。

近十年來,楊聯明團隊持續開展相關新材料、新產品及新技術的研發與應用工作,聚焦有機光導鼓和墨粉製備技術攻關,積累了一大批先進原創技術。

化學所黨委書記范青華告訴《中國科學報》:「作為一家始終定位為基礎研究的研究所,面嚮應用問題部署基礎研究已經成為化學所的優良傳統。而作為代表性基礎研究團隊之一,楊聯明團隊甘坐冷板凳,專註做好一件事,在應用基礎研究方面厚積薄發,是產學研合作的典範。」

▲ 到「生產」中去

20世紀90年代的「八五」「九五」期間,有機光導鼓技術連續兩次被列入國家「863」計劃項目。

作為有機合成專家的楊聯明正是在「863」計劃結束的前一年加入團隊,肩負起將研發技術成果轉化成工業化應用的艱巨重任。「從功能導向的材料設計、選擇到原理器件,每一個環節都是全新的挑戰。」他告訴《中國科學報》。

有機光導鼓技術從「科學」中來,下一個任務是到「生產」中去。「九五」期間,「863」計劃部署重大項目支持有機光導鼓技術產業化,成為擺在科學家面前的新題目。1995年前後,有機光導鼓的產業化工作遭遇了第一次失敗。當時,化學所計劃與江蘇常熟一家半導體器件廠合作開展年產10萬支生產線的工程,但在放大生產線的設計和建造方面遇到諸多難題,工程進展緩慢。

「從實驗室中1克材料的合成、幾毫升配液的小面積塗布到工業級的百公斤材料製備、幾十升塗布液每天幾千支產品生產,是完全不同的概念。」楊聯明感嘆道,「我們當時連生產線是啥樣都不知道。」

正是這次經歷讓團隊認識到,以「交鑰匙工程」來建設生產線是不可能的,實現成果轉化必須在正確選擇合作企業的基礎上,由雙方一起攻克工程化難題。最終,化學所聯手中國船舶重工集團所屬企業邯鄲漢光機械廠,共同推進有機光導鼓的產業化。

2000年11月,我國第一條有機光導鼓自動化生產線建成,年產能力60萬支,實現有機光導鼓的國產化和產業化,填補了國內相關產業空白。其間,化學所科研人員一直堅持在一線,和公司工程技術人員密切合作攻關,共計進行了30多批次、百余種組合方案的生產試驗。

楊聯明很欣慰,有機光導鼓國產化的成功,打破進口產品長期高價格、高壟斷利潤的局面,逐步形成了國內企業與國外企業競爭的局面。目前,中船漢光有機光導鼓產銷量位居全球通用市場前三位,佔國內市場份額超過三分之一;墨粉銷量位居全球通用市場第一位,佔國內市場份額的一半以上。

▲ 「沃土」促「轉化」

「趕上了好時候。」回首過去30年,這是楊聯明最深的感慨。

近年來,全社會形成創新驅動發展的強大氛圍,一系列政策工具為科研成果轉移轉化提供了一片「沃土」。

2015年10月,國務院修訂《促進科技成果轉化法》。隨後,各部委推出一系列強有力的措施落實修訂后的成果轉化法,規定「通過轉讓或許可取得的凈收入及作價投資獲得的股份或出資比例,應提取不低於50%用於獎勵,對研發和成果轉化作出主要貢獻人員的獎勵份額不低於獎勵總額的50%」。

「這兩個50%的措施,極大地激勵了科研人員和管理人員積極投入科研成果轉化工作。」化學所科研成果轉移轉化辦公室主任張建偉告訴《中國科學報》。

他還注意到,如今的科研成果轉移轉化越來越需要團隊作戰。科研人員對市場的了解有限,對科研成果的市場估值往往把握不準,在與企業談判時可能處於劣勢,專業技術經紀團隊應運而生。

化學所現行規定中提到,科研成果轉化現金收益不低於50%用於獎勵科研團隊,一定比例用於獎勵管理團隊;股權獎勵最高可達70%。在這一政策「沃土」激勵下,化學所培育了多家高科技企業。最近,參股企業深圳瑞華泰薄膜科技股份有限公司科創板IPO成功過會。

作為科研管理者,范青華則強調,我們要讓科學家「富起來」過體面生活,同時更要提倡科學家專註事業、有創新為民的奉獻精神。http://t.cn/A65TfCQU

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