从科学到产业
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作者: 易珏
如果说2000年是超材料科学的元年，那么2012年则是超材料产业的元年。深圳光启高等理工研究院将真正大规模推动产业化。
1999年10月，第一届中国国际高新技术成果交易会在深圳召开，举办了十余年的深圳市荔枝节转而成为国家级的高科技展会，盛况空前。
一名中学生好奇地走进了展会，他看到了一个新鲜的名词――纳米技术。虽然并不十分清楚纳米为何物，但回家后他还是将见到的新奇事写成了作文，并默默期盼自己的发明也能够在高交会上展示。
彼时的他，大概也没想到自己的梦想会在今日实现，并在数年后的今天回忆起那个遥远的日子。他就是深圳光启高等理工研究院（以下简称“光启研究院”）院长、美国杜克大学电子与计算机工程系博士刘若鹏。11月17日，光启研究院的超材料研发中试产线正式落户龙岗的签约仪式在高交会举行新闻发布会，与此同时，光启研究院研发的新产品在高交会上赢得了关注和掌声。
超材料?更环保
11月20日晚，在软件大厦见到光启研究院的核心团队时，中试线的首批超材料产品刚刚从龙岗下线。刘若鹏告诉本刊记者，新鲜出炉的这款产品从中试线的组装到产品的设计，完全是自主研发创新，从源头上创新。它表面看来只是一块长宽不到1米，厚度只有2毫米的普通薄膜平板，独特之处就在于可以随时随地接受卫星信号，与其他接受卫星信号的产品相比更轻便。更奇妙的是，这个平面底下是各种大小不一的参数设计出来的上亿个不同的人造微结构，它们构成了一个电子曲面。这种微结构相当于人造的分子和原子，可以提供材料的局部特性，由这些特性达到我们的需求，解决了现有存在的原子难拆分的问题。
刘若鹏解释，这种新兴的人造物质，是逆向设计的材料（也就是超材料），根据人的需要去设计，直接让材料达到需求。跟原来从现有的材料中选择、加工，然后成型，有着本质的区别。超材料最核心的理念是从需求到产品。
如何设计参数实现从需求到产品？这是问题的关键。光启研究院副院长季春霖表示，材料的设计有上亿个结构。每个都要单独计算，这是一项浩大的工程。光启研究院与深圳超算中心合作，通过曙光搭建云计算平台，第一个在全球实现通过云计算实现设计超材料单元结构。通过精密的计算，光启薄膜平板因为超材料的耐腐蚀性，使用寿命设计是10年，而传统信号接收设备是金属表面，一般使用寿命只有3年。
超材料产品的问世被誉为21世纪的材料革命，社会各界将它比喻为上世纪的半导体。数十年过后，半导体产品的革命还在继续，但其带来的环境污染问题尘嚣甚上。季春霖告诉本刊记者，半导体技术的产生有六十年的历史，的确污染问题很严重，超材料是从2000年产生，目前只有十年的历史。但是，与半导体不同的是，超材料能够实现电子变异性能，有一些基因谱在这种元素存在的时候才能够有的，但是我们可以通过微结构来实现，这本身就具有一定的革命性。介质滤波器中的陶瓷介质，传统的陶瓷介质需要用稀土，但我们可以用超材料替换，通过设计，用更为低碳、绿色、更为富余和便宜的材料去实现需求。
开启产业元年
2010年当光启研究院挂牌成立时，我们看到了一个星光璀璨、令人欣羡的团队，环绕在他们身边的是各种期盼与光环，然而在短短一年之后，这支由年轻海归们担当主力的研发队伍已经拿出了实实在在的研究成果：现阶段发明专利提交量已达到每周25件，全年发明专利提交数量超过1000件。
光启研究院一次次提出战略目标，却又一次又一次超倍数完成。
超材料技术的研发与应用正在以前所未有的速度向前推进，而光启研究院正在以它的激情、理性与知识创造特有的“光启速度”占领新材料技术应用与产业化的制高点。
刘若鹏对2000年至2020年超材料发展的概述中这样提到，2007年以前，超材料领域研究主要集中在物理学家与工程系教授在学术上讨论“什么是超材料？什么是人造物质？能不能在实验室里造？”2007年-2008年，超材料有关键性的技术突破，但超材料复杂的微结构的设计能力相对较差，10个微结构都需要顶尖的科研院所花一个月的时间才能设计出来。从2008年到2011年，超材料与很多学科的交叉，产生了超大规模的设计、制备以及开始形成直接面向应用的超大规模产品生产。
2011年，光启研究院完成了1000件底层的超材料知识产权的覆盖；2011年，超材料研发中试线落成，此前，超材料在科学研究的实验场所有，只能有每天7平米的产出，中试线则意味着超材料的中规模量产，属于全球首条；2011年，深圳超材料产业联盟成立，联盟指向很明确，超材料的技术要带来产业革命；2011年，国家发改委20亿的超材料产业基金成立，从产业角度推动科学实验室技术应用；2012年，光启研究院研发的具最先进技术水准的卫星通讯产品及移动互联网的产品开始大量面世，其中包括为2012全运会研发的车载卫星接收装置样板工程。
刘若鹏指出：“以上的五大标志性事件意味着：如果说2000年是超材料科学的元年，2007年-2008年是技术的元年，那么2012年则是超材料产业的元年。超材料经过了十年科学研究的基础探索，现在向超材料技术的推广，再下一步是工程化的产品。超材料产业一旦启动，保守预计将是千亿级的规模，2020年将形成超材料产业大发展的局面。”
创新?规则制定者
创新就是要让未知与陌生的东西让大家熟悉，刘若鹏说，广义上的创新能力美德等国确实非常发达。超材料的科学研究全球各国都在进行，类似半导体之前的固态物理学研究。但是，超材料工程化的技术研究引领新兴产业，带来工业革命的技术非常特殊。可以说，光启研究院才真正做到了大规模推动工程化。从这个角度来说，光启研究院具有领先性的优势。
正是基于这样的背景，光启研究院的团队规模也在急剧扩大，从2010年初的几个人发展到超过300人。来自哈佛、麻省理工、牛津、剑桥、耶鲁、杜克、劳伦斯伯克利国家实验室的不同国家、不同肤色的研究人员汇聚在光启研究院，是加入更前沿的技术研发体系。
事实上，早在回国之前，刘若鹏率领的团队便已经在新型材料、传感与网络、建模与计算等科研领域取得了核心尖端技术。光启研究院要做的是经历和完成从科学的突破发现到大规模的应用的过程。
刘若鹏告诉本刊记者：“我们现在开始启动超材料产业化，超材料产业是什么，它的边界在哪里，产值有多大，它将对人类产生多大的影响，我们正在经历这个工业化的过程，而在此过程中，产业规则的从无到有，都需要源头创新者来制定。”而光启的1000件专利，实际上已经在为产业未来的发展圈定产品专利池，描画标准雏形。
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