“產(chǎn)學(xué)研用”九年攜手攻關(guān)，可折疊手機屏基礎(chǔ)
11月29日，江漢大學(xué)光電材料與技術(shù)學(xué)院院長劉繼延教授復(fù)盤柔性顯示材料的研發(fā)和轉(zhuǎn)化過程時說：“這是一個產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同攻關(guān)、科研成果成功轉(zhuǎn)化的范例。”
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研發(fā)：柔性顯示屏的“黃金薄膜”建起了“專利墻”
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劉繼延教授同時是江漢大學(xué)光電化學(xué)材料與器件教育部重點實驗室主任，由他牽頭的科研團隊長期從事光電化學(xué)材料的科研攻關(guān)。
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早在2012年，可折疊手機概念已經(jīng)問世。制造可折疊手機，其屏幕要能彎曲、折疊，這種屏幕被稱為柔性顯示屏。
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“柔性顯示屏最先應(yīng)用于高端手機上，未來，更會大量應(yīng)用于可穿戴電子產(chǎn)品上?！眲⒗^延教授向記者介紹柔性顯示材料，目前的手機屏幕不能彎曲，是因為它的基板是用玻璃做的；柔性顯示屏的基板是塑料板，塑料板上要敷設(shè)一層聚酰亞胺膜（簡稱“PI膜”），電路、蒸鍍、發(fā)光層等都搭建在上面。
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在光電顯示材料領(lǐng)域，把PI膜視為“神膜”“黃金薄膜”。它薄如蟬翼，僅有15-20微米（注：微米，長度單位；1毫米=1000微米）厚度，但能承受200兆帕的強度，用PI膜制成的手機屏幕可以像紙一樣折疊、彎曲。
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“制備PI膜的高分子材料就是PI漿料，是制造柔性顯示屏的基礎(chǔ)材料?！眲⒗^延教授介紹，制造柔性顯示屏有多道工序，PI漿料應(yīng)用在最底層，覆蓋在玻璃平板上，其上再疊加薄膜晶體管（TFT）發(fā)光材料等，通過高溫蒸鍍、沉積、退火等制程處理后，激光剝離成一張薄膜。
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記者查詢資料發(fā)現(xiàn)，京東方、華星光電、天馬微電子等顯示面板制造企業(yè)在全國建了幾十條柔性顯示屏生產(chǎn)線，僅制造可折疊手機的屏幕，每年就需要PI漿料近5000噸。
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2012年，柔性顯示材料與技術(shù)湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心成立，江漢大學(xué)光電化學(xué)材料與器件教育部重點實驗室牽頭，華中科技大學(xué)、武漢天馬微電子公司、華爍科技有限公司等協(xié)同攻關(guān)，對上游材料，中游器件及顯示屏，下游手機、電腦等進行全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新。這一項目獲國家863計劃、國家重點研發(fā)項目等多個項目支持。
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“我們搞研發(fā)，必須進行高水平的科技創(chuàng)新?！眲⒗^延教授說，“什么是高水平的科技創(chuàng)新？具體到PI漿料的攻關(guān)上，就是原創(chuàng)，要走跟別人不一樣的技術(shù)路徑，配方要跟別人不一樣，技術(shù)指標(biāo)也要比別人好。”
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五年攻關(guān)，江漢大學(xué)科研團隊成功研發(fā)并制備出用于柔性顯示的兩類基板材料并解決了產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)問題，申請并獲得國內(nèi)外專利30余項，“建起了‘專利墻’”。
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放大：天馬微電子暫停生產(chǎn)線給實驗“讓路”
江漢大學(xué)自主研發(fā)的PI漿料在武漢天馬微電子公司六代線流片成功。
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在實驗室里制備出十克、二十克PI漿料，用實驗室里的裝備能做出PI膜，那叫“小試”。
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劉繼延教授介紹，科研成果轉(zhuǎn)化，完成“小試”，只是第一步，接下來還要進行“中試”，就是通常所說的“放大”實驗。通過中試，把實驗室里形成的各項目數(shù)據(jù)拿到工廠的生產(chǎn)線上進行實驗和驗證，經(jīng)過不斷調(diào)整，形成工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)工藝。
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中試，被視為科研成果轉(zhuǎn)化的瓶頸。在中試階段，需要做多次驗證，而且每次驗證的時間短則一個季度、長則跨年，驗證費用一次少則數(shù)十萬元、多則百萬元。
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“科研成果‘紙’變‘錢’，中試繞不開。闖過了中試，就相當(dāng)于闖過了科研成果轉(zhuǎn)化的‘死亡谷’。”劉繼延教授介紹，高校等科研院所大多不具備中試條件，需要尋求社會幫助，“武漢天馬微電子作為項目的參與方，及時伸出了援手”。
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武漢天馬微電子毅然暫停生產(chǎn)線，“把時間、生產(chǎn)線都騰了出來”。劉繼延介紹，柔性顯示材料每上線一次，天馬微電子就暫停一次生產(chǎn)，損失至少200萬元。
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在武漢天馬微電子公司的生產(chǎn)線上，江漢大學(xué)劉繼延團隊完成了PI漿料放大實驗，制備的PI膜同時還進行了柔性屏的制程實驗。
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多次實驗結(jié)果表明，劉繼延團隊研發(fā)的PI漿料和制備的PI膜，包括膨脹系數(shù)、耐高溫性、儲存的穩(wěn)定性、粘附性、熱分解溫度等各項技術(shù)指標(biāo)完全達到國外廠家同類產(chǎn)品的指標(biāo)，“并且更適應(yīng)國內(nèi)光電顯示器生產(chǎn)廠家的需求”。
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轉(zhuǎn)化：江漢大學(xué)科研成果堅持在漢轉(zhuǎn)化，國內(nèi)量產(chǎn)取得“零突破”
鼎龍控股光顯材料生產(chǎn)線。
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時間到了2017年，PI漿料項目相繼完成了實驗室理論研究、小試和中試，也建起了自己的“專利墻”，到了大規(guī)模轉(zhuǎn)化的關(guān)口。
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全國各地的企業(yè)紛至沓來伸出橄欖枝，其中包括位于武漢經(jīng)開區(qū)的上市公司鼎龍股份。
長江日報記者了解到，早在2012年，鼎龍股份前瞻布局，幾乎與江漢大學(xué)同步研發(fā)PI漿料。為此，鼎龍股份安排了8名專職研發(fā)博士，投資8000萬元建設(shè)了檢測評價實驗室，引進了國內(nèi)唯一的4.5代線PI涂覆機。經(jīng)過苦心攻關(guān)，鼎龍擁有了14項PI漿料相關(guān)發(fā)明專利，2017年量產(chǎn)100噸，率先通過國內(nèi)知名面板廠商測評。
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鼎龍股份副總裁黃金輝介紹，劉繼延教授團隊的成果初具雛形后，北京和深圳多家企業(yè)都想與江漢大學(xué)合作，并且開出了優(yōu)厚的條件，但江漢大學(xué)堅持認為，學(xué)校的科研成果最好在武漢實現(xiàn)轉(zhuǎn)化?！拔覀児驹趪鴥?nèi)較早開展柔性顯示關(guān)鍵材料的研發(fā)，技術(shù)和管理團隊踏實肯干，雙方考察后很快達成了合作意向，聯(lián)合進行柔性O(shè)LED基板用PI材料的產(chǎn)業(yè)化?！?/span>
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“在鼎龍股份，PI漿料實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，進入京東方、華星光電、天馬微電子等面板廠商?！眲⒗^延教授介紹，2018年，江漢大學(xué)和鼎龍股份展開戰(zhàn)略合作、向鼎龍股份轉(zhuǎn)讓PI漿料的核心專利，2019年7月鼎龍股份就形成了年產(chǎn)1000噸PI漿料生產(chǎn)能力。
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作為國內(nèi)第一家實現(xiàn)PI漿料產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，鼎龍股份建成了我國首條PI漿料生產(chǎn)線、PI漿料涂布成膜驗證實驗室，面板及蓋板所需的無色PI漿料研發(fā)也已取得突破性進展。
2020年年底，鼎龍股份旗下武漢柔顯科技有限公司制備的黃色耐高溫PI產(chǎn)品PY102取得首批噸級訂單，實現(xiàn)零的突破。目前，鼎龍股份年產(chǎn)1000噸的PI漿料產(chǎn)線已經(jīng)投產(chǎn)，擁有持續(xù)穩(wěn)定的供貨能力。
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眼下，鼎龍股份正在潛江建設(shè)光電半導(dǎo)體及光電顯示材料研發(fā)和生產(chǎn)基地，已經(jīng)啟動的二期項目中就包括年產(chǎn)5000噸PI膜項目。
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