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    光啟技術:走出市場邊緣

    潘俊田2023-11-04 09:07

    (圖片來源:光啟微信公眾號)

    經濟觀察報 記者 潘俊田 “你可以采訪光啟。”

    當我把一份工信部印發的《前沿材料產業化重點發展目錄(第一批)》(以下簡稱《發展目錄》)發送給一位深圳官員時,他迅速地打出來這句話。

    “好多年前人們都對光啟抱有懷疑,質疑超材料到底有什么用,現在光啟已經用行動回擊了這些質疑”。他進一步解釋。

    如今超材料已經被列入工信部印發的《發展目錄》,成為首批具有工程產業化基礎、率先批量產業化、實現產業引領的前沿材料之一。

    超材料是一門20年前才興起的學科,是一種特種復合材料或結構,可通過對材料關鍵物理尺寸上進行有序結構設計,使其獲得常規材料所不具備的超常物理性質。最吸引人的是負折射性能,如能完美地實現這種性能,“隱身衣”將不再是夢想。

    另一方面,可以通過超材料的技術,賦予普通材料更多的功能,比如傳感、信號處理能力等。

    俄羅斯科學家Veselago于1968年最先提出“隱身衣”的存在可能,直到2001年加州大學圣地亞哥分校的大衛史密斯教授在《科學》雜志發文,首次使用超材料實現負折射。

    在中國,光啟無疑是最知名的超材料公司之一。

    光啟技術股份有限公司董事長劉若鵬在浙江大學竺可楨班即從事超材料研究,讀博時加入美國杜克大學超材料團隊,2009年《科學》雜志發表了該團隊的一篇寬頻帶的電磁調制技術文章,作者是劉若鵬和季春霖。

    同年,劉若鵬及其團隊回國,成立了深圳光啟高等理工研究院。他們每個人都有著深厚的學術背景,僅在杜克大學期間,劉若鵬一個人便有40多篇超材料的論文。

    此后,在質疑聲中,光啟逐漸完成了從無到有的試驗線建設,又逐步完成產業化建設,光啟順德工廠于2019年公告籌建,一期項目于2020年7月封頂。同一年,光啟共披露了1.5億元的訂單,主要產品為裝備結構件。

    如今,光啟正在迎來一個新的挑戰。它們需要將超材料低成本、大批量地生產出來,從一個“封閉性”的市場,面向更加廣闊、適應更多客戶成本需求的開放性市場。

    光啟已經實現了第三代超材料的規?;慨a,目前正在進行第四代超材料的量產工作,預計在明年可實現量產。“從原材料到工藝制程,甚至基礎原理,第四代都發生了根本性的變化,甚至需要從重新推導數學公式開始。”劉若鵬對經濟觀察報表示,“前三代超材料的技術非常聚焦超材料這個行業,現在正在規劃的第四代超材料是一種平臺技術,這種技術可以延展到其他行業,并為其他行業賦能。”

    為“無解”的方程“求解”

    上料、涂料、固化、切割、檢測……如果把周邊的指示牌去掉,這里和其他的工廠沒有什么區別。

    這是光啟乃至于全國最大的超材料制造工廠,一期項目于2021年建成投產。

    根據南方報業2020年的一篇報道,這個工廠的建筑地基需要和周圍土地隔絕,每10年下沉不能超過2毫米。“超材料的制造是從每一個特種建筑的定制化地基基礎開始做起的,真功夫都在看不見的地方。”劉若鵬在上述報道中表示。

    這是光啟的第一個可以實現“超材料全產業鏈”的制造基地,也是光啟超材料產業化的關鍵。

    “很多時候實驗室研發出來材料和工藝后,直接放大去生產,規模一上來就發現做不了”,劉若鵬表示,實驗室階段和規?;A段是兩個概念。

    他向記者介紹,最早在美國做實驗的時候,只要把性能數據測出來即可,屬于滿足“特定要求。”但是如果需要真正地應用超材料,還要滿足強度等“普遍要求”。“實驗室的產品你給它一拳,是不是打碎了無所謂,能實現理論研究就行,但是真正應用的超材料產品一拳就把它打碎了,肯定是不行的”。

    他把超材料的研究路線比喻為“無解的方程”。“我們要先搞明白超材料的機理,他的未來空間在哪,一次次地自我否定,如果點錯技術路線,整個企業就廢了”。

    他提到當時光啟已經確定了超材料的方向,但是現在看如果繼續當時的決定,“絕對是面目全非”。

    “其他行業都是用相對成熟的技術,在別人已有的技術基礎上再往前走一點,超材料是從最開始的研發進入到產業領域的,沒有前人的經驗借鑒。”他進一步介紹。

    原理上的困難也讓工藝和設備難以配合。超材料的制造像一門玄學,由于基本沒有多少人能說清到底為什么會產生某種性能,只能通過最后的測驗來驗證到底做成與否,“一種工序能做成,那就一直做下去,不敢修改。”一位業內人士向記者表示。

    這種工序和工藝的驗證總伴隨著“試錯”,現在光啟的博物館里還有之前試驗時爆炸的殘骸。

    另一方面,由于全世界也沒有幾家企業能搞清楚超材料的理論,光啟更多地是由自己開發生產設備。

    劉若鵬介紹,目前光啟的生產全部一體化,因為“搞材料的不懂工藝,搞工藝的不懂裝備,搞裝備的不懂測試,最后生產線就無法搭建,需要有一個能懂所有環節的人統籌起來”。

    劉若鵬說:“一般制造業中,有人把原材料弄得最好,有人把設備弄得最好,但是超材料不是這樣,它有著復雜的勾稽關系”。

    量產的另一個壓力是成本。劉若鵬介紹:“比如超材料定制的半導體設備,一條線就非常貴,不可能建一條生產線就配一條半導體設備線,肯定是一條半導體設備線服務所有生產線。”

    工廠工人也需要“定制”。光啟順德基地負責人告訴記者,光啟的工人都需要去客戶那里學習幾個月才能上崗。

    走出市場的邊緣

    “我為什么喜歡這個領域?因為這個領域是拿數據說話,而不是拿嘴說話,數據的指標非常復雜,想自己憑空開發一套數據是不可能的,我們就可以像做物理競賽、奧數競賽一樣做題,只不過題目復雜一點。”劉若鵬向記者表示。

    早期光啟剛開始向市場推廣超材料的時候,客戶都認為超材料是邊緣技術,更傾向原有的供貨商。“那就只有用測試數據證明,此外沒有別的任何的辦法。”劉若鵬講到。

    2019年,光啟共披露了1.5億元的訂單,主要產品為尖端裝備。前述深圳官員認為這些訂單打消了很多人的疑慮,“這確實證明光啟有能力造出來超材料”。

    劉若鵬說最開始也考慮過把超材料應用到不同的領域,但最終還是選擇了尖端裝備領域。“有的領域是技術不適合,有的是市場化不行,有的是產業鏈基礎比較薄弱。”他進一步解釋。

    現在這個市場已經發生了變化。“不用問超材料能應用到什么地方,而應該問還有哪些領域沒有應用的。”劉若鵬表示。2022年光啟技術在手訂單金額曾達到20億左右。

    10月18日,光啟技術在互動平臺表示,目前公司超材料主要應用于尖端裝備領域,并已有民用領域的技術儲備,公司也在積極探索更多的超材料應用領域,為未來拓展業務領域提前準備。

    “現在已經有廠商來找我們談合作,想用我們的電磁檢測設備賦能其他領域。”劉若鵬向記者表示。

    去年底舉辦的第十四屆珠海航展上,劉若鵬介紹第四代超材料重量更輕,具有更大的超大帶寬特性以及十倍數量級的性能提升。

    這意味著需要在更少的材料上進行更多的設計,逐步向半導體級工藝演進,在幾微米、幾納米的空間里實現新的材料構造。

    根據光啟發布的一篇文章,第四代超材料的產線融合了激光直寫曝光技術和刻蝕技術。

    這是新一代技術的產業化,劉若鵬寄望實驗室里的人能發揮“大作用”。

    “我認為前沿技術到產業化最好的轉化就是最開始做這項技術的人自己去創業。半導體就是實驗室里的人出來,成立了英特爾和AMD。一個人做技術,一個人做銷售,一個人做投資,一個人做上市,這是想象當中的轉化。”劉若鵬講道。 

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