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东方科技论坛第346次学术研讨会
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光学量子调控技术在汽玻产业当中的应用前景
第346期东方科技论坛“光学量子调控技术在汽玻产业当中的应用前景”于2020年8月14日举行。本次会议由上海市科委、中国科学院上海分院、中国科学院上海技术物理研究所等组织,中国科学院上海技术物理研究所沈学础院士担任执行主席。邀请了光学量子调控及汽车玻璃产业领域约60位来自产学研界的专家学者,深入探讨了汽车玻璃的技术瓶颈、产学研合作的接入点与可行性方案,以及上海光源大科学装置等科创平台在其中的作用和优势。
随着汽车产业及社会经济的发展,汽车玻璃的制造已从单纯追求光透过率、机械强度等延伸出了对外观(变色、照明等)、节能(隔热、光伏等)、甚至作为交互式界面的巨大需求。若仅依赖汽玻企业自身完成技术转型升级、产品制造、市场检验等,将面临着巨大的压力。本次研讨会上,会议主席沈学础院士强调应加强维系产业、科研和政府之间的纽带,推进前沿的光学量子调控技术和热门的汽玻应用的融合。上海技物所龚海梅书记期望会议可以碰撞出“火花”,找到科研和产业之间的合作契机。上海市科委基地处杨建群处长希望通过本次论坛进一步强化产学研间的合作。与会专家重点围绕产学研新路径、科研机构充分参与的可行性方案、政策支持等方面开展了深入的讨论,为对接科研突破和产业需求凝聚了共识。
会议主要围绕两个议题展开,(1)汽玻产业发展及技术需求;(2) 基础研究与产业可持续发展。系统分析了我国汽玻产业的国内外研究现状和发展趋势,深入探讨了汽玻相关产业发展中的科学问题,提出应抓住汽玻产业中的技术发展和政产学研相互融合、支撑并正向促进的合作机遇,为相关科技产业的发展提供新的生长点。
一、汽玻产业发展及技术需求
新能源汽车产业的兴起是推动中国汽车产业实现弯道超车的重要契机,而新能源汽车的发展对汽车玻璃的安全、舒适、节能提出了新的需求。
金晶集团研发总经理季亚林分析了汽玻市场概况及对创新技术的需求。他在报告中提出,汽玻产业与相关产业技术的融合是克服目前短期困难的重点。汽玻企业应未雨绸缪,总结产业发展的共性和前瞻性难题,与科研“国家队”形成紧密合作,以光学镀膜和量子点能级调控为主攻方向,引入新思路、开拓新方法来更好地满足未来汽玻产业的发展需求,并以不断自主创新为基础,开发引领国际潮流的新产品。
中国科学院上海技术物理研究所俞立明研究员进一步围绕中国式汽玻的政产学研合作路径开展了详细的探讨。他建议:(1)在产业层面,汽玻龙头企业应根据各自基础,重点突破,避免进入同质化低价竞争陷阱,并孵化符合市场需求的新产品;(2)在技术研发层面,加速企业工程技术中心建设,以产业研究院为桥梁,将新兴节能技术和光声电智能玻璃技术与现有生产工艺相结合,组织对如量子点吸收和透明导电膜等前瞻技术攻关,加速对跨行业智能玻璃技术的“消化”。
上海建材集团刘澎副总裁的报告围绕产业可持续创新资金的投入与回报展开,介绍了如何处理企业内部容错机制、长短期利益平衡以及科技研发产权保护的问题。刘澎指出,对于企业来说,技术是利润的正比例函数。随着企业在技术研发上的投入不断增加,获得的利润会增加,而利润的增加又促使企业能持续地投入技术研发和创新。这是“以技术(创新)研发为因素”的一个基本循环,只要循环是畅通的,发展就是持续的,投入和回报便会进入良性循环。相关知识和经验的分享,为各企业家提供了有益的建议。
成都中建材光电材料有限公司潘锦功总经理介绍了以碲化镉、铜铟镓硒为代表的玻基薄膜太阳能产业的现状,展望了玻基薄膜太阳能产业的未来发展趋势,希望通过东方科技论坛这一平台,能够与科研院所、高校形成深入的产学研合作,为优化玻璃衬底的能量转化效率提供创新性的技术支持。
二、基础研究是产业可持续发展的国家战略
与会专家不仅深入探讨了汽玻产业技术发展和需求,还分享了产业相关技术领域的研究进展,并展开了热烈的讨论。
上海科技大学物质学院宁志军研究员以“结构调控制备高性能钙钛矿薄膜太阳能电池”为题介绍了其课题组在高效稳定钙钛矿太阳能电池方面的研究进展。通过小分子调控的方法制备立方相钙钛矿结构,可大幅提高钙钛矿材料的稳定性。基于氧化镍基底的反式结构的转换效率达20.8%,是目前该类结构最高的第三方认证效率。针对铅钙钛矿的重金属问题,宁志军课题组使用锡替代铅,通过低维结构的引入、纳米结构的制备和器件界面的能带调控,大幅提高了锡钙钛矿太阳能电池效率,光电转换率达12.4%,是目前已报道的稳态输出效率最高的非铅钙钛矿太阳能电池,为高效低成本环保钙薄膜太阳能电池的开发提供了一条路线。
中国科学技术大学江俊教授围绕“金属氧化物材料掺氢的理性设计”,展示了其课题组基于微观理论模拟,提出电子—质子共掺杂机理,通过智能大数据分析,从大量金属氧化物材料中筛选出适用于电子—质子共掺杂实现加氢的金属氧化物,实现了金属氧化物半导体材料掺氢程度的控制。目前已开发出一系列具有优良光、电、热、磁性质的氧化物新材料,为发展低成本、低能耗、可控调节的智能窗材料提供新的思路。
上海科技大学陈刚教授介绍了“基于同步辐射技术和大数据分析的新型薄膜材料研发体系”。薄膜器件的表界面往往处于物理化学动态平衡状态,如何实现其表界面体系的实时原位观测是当前实验表征技术发展的热点和难点。陈刚在会上指出,通过同步辐射研究,有望打开材料关键性参数优化的“黑匣子”,可有效优化制备工艺。通过制定薄膜材料数据分类标准,利用机器学习的方法提取具有共通性、规律性的参数和关联函数,形成材料、结构和工艺的优化方案,可为新型材料制造打下坚实基础。
三、意见与建议
本次论坛汇聚了国内外产学研各界的专家学者,为实现光学量子调控技术和汽玻产业之间的融合提供了方针和建议,有望增强我国在汽车玻璃产业方面的创新竞争力。与会专家围绕先进的光学量子调控技术和汽车玻璃产业促进的结合、发展和产业布局,进行了深入探讨和交流,形成如下建议:
1. 重视科学研究和汽玻产业的对接,产业一方面以市场为牵引和驱动,另一方面也是维系技术产品创新的纽带。针对汽车玻璃产业中的关键技术难点,应联合高校和科研单位的力量,融合先进光电量子技术,持续提高自主创新能力。
2. 深化大数据驱动的制备工艺优化。我国是制造业大国,从工业制造到创新科研领域,数据资源极其丰富。随着信息技术与材料制备工艺的不断融合发展,在需求分析、流程优化、预测运维、能源管理等环节,应借鉴大数据和相关信息智能处理的方案,驱动新的汽车玻璃制备工艺发展。
3. 注重前沿基础源头创新。关键核心技术是自主创新的命脉,基础研究是技术创新的源泉。原创性、引领性的光电技术和相关量子调控技术,将成为汽车玻璃的研发中的技术创新点。注重相关前沿物理知识的探索,总结光子学、材料学交叉融合中的规律,将有望推动具有自主竞争力优势的汽车玻璃产业体系的建立。
4. 强化政产学研的交流和融合。在政产学研的合作模式方面,科研和产业的发展应以国家需求和基本政策为导向,并进一步促进学科建设,建设人才培养平台,推进成果转化和科学创新的双向融合,实现各领域间的互相支撑和正向促进。
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