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为了开拓材料学子们的眼界,帮助其了解学科前沿发展动态、加强学术思想交流,2023年10月16日至22日,材料科学系开展“魅力新材,智创未来”材料科学与工程学科周。10月17号下午,以“领略院士风采,感受科研魅力”为主题的院士讲坛活动在江湾校区先进材料楼一楼报告厅举行。中国科学院院士、复旦大学材料科学系教授刘云圻院士以“本征柔性:材料与器件”为题,将材料科学系学科周的热度推向高潮。本次报告会由材料科学系主任俞燕蕾教授主持。
俞主任首先介绍了文化校历和学科周活动开展的背景。在2023级本科新生第一堂思政课上,校党委书记裘新向同学们推荐了“文化校历”——以校历为载体,遴选复旦校园未来一年近400个学术和文化活动,按月份编排,每月都有主题和时令特色,全景式地展现复旦这片育人沃土、学术沃土、文化沃土。作为学校“文化校历”的重要组成部分之一,学校在本学年首次统筹全校44个一级学科,推出29场“学科周”活动,旨在充分发挥学科建设在校园文化建设中的重要作用,让每一位复旦学子都能在卓越而有趣的大学文化当中受到潜移默化、耳濡目染的全面教育。俞主任鼓励同学们积极踊跃参与到学科周活动当中,深化对材料学科的认识,享受学术文化的盛宴。俞主任着重介绍了主讲人刘云圻院士,刘院士在分子材料器件与研究方向深有造诣,特别注重对学生的培养,支持年轻教师的学术工作,教学成果丰厚。俞主任希望在座的材料学子借此机会认真聆听本次讲座内容,体会学术大师的风采的同时,涵养积极进取的学术志向,培养实事求是的学术思辨精神。
在显示技术蓬勃发展的今天,“万物皆可显示”成为可以预见的未来。刘院士在讲座中分析了显示技术的发展历程,介绍了本征柔性电子学概念,以及未来显示的重要发展方向之一:柔性电子显示技术,总结了本征柔性技术存在的主要问题和技术瓶颈。刘院士通过严谨详实的数据,恢弘开阔的视野,同在场师生分享了自身对未来显示技术的洞察。
显示技术:从刚性到柔性
在讲座中,刘院士聚焦本征柔性的新概念新方向,结合分子材料科学,指出主动发光技术和柔性技术使本征柔性显示将会成为未来发展的重要方向。
显示技术自十九世纪发展至今已然成为全社会必不可少的便捷技术,它出现在我们生活中的方方面面,同时也随着社会的需要不断提出新的要求。刘院士以显示屏举例,向大家解释了柔性这一宽泛概念的应用。刘院士指出,曲面屏和折叠屏的手机早已不再新鲜,甚至一些屏幕可以做到卷曲,这便是通过材料的结构柔性加上一些辅助技术来实现的。
近年来,刘云圻院士团队从分子层次,形态,形变能力的三个层次首次定义了本征柔性的概念,得到了业界的广泛认可与关注。本征柔性源自化学键旋转、构象互变、分子链延展滑移和动态键的形成,使得分子再具有较大弹性形变能力和较小的曲率半径的同时,还有较好的可拉伸特性以及跨尺度模量适应能力。
技术基石:从无机材料到高分子材料
刘院士在讲座中介绍了我国高分子材料研究的发展历程,上世纪中叶,半导体材料的出现引发了电子工业革命,给社会生活带来了天翻地覆的变化。迁移率是半导体材料的重要物理参数,与实际应用紧密相关。“目前我国分子材料迁移率与国际最先进水平相当,在部分方面具备引领性优势。”刘院士认为,尽管起步晚了十年,但经过一代代科学家的努力,我国高分子材料的研究发展迅速。
刘院士立足实际,同现场师生介绍了许多高迁移率高分子材料在柔性电路中应用的例子。传输平衡的双极性高分子、等规双受体型PT-基双极性聚合物半导体、高性能非氯溶剂可加工的双极性晶体管等等,新型的高分子材料迁移率能够与硅相媲美。刘云圻院士展示了聚合物发光二极管拉伸的视频,加深了同学们对高迁移率高分子柔性材料领域的了解。
刘院士还介绍了柔性电子器件工艺需要的重要技术之一:印刷电子技术。不同于传统的光刻技术,印刷电子技术采用增材制造的方式,实现了在任何基底材料包括柔性基底材料上的大面积与批量化制造,并且具有低成本,绿色环保,数字化及个性化制造的优势。
互动交流:从科研到应用
本次讲座使在场师生受益匪浅,收获颇丰,引发了同学们深度思考和热烈讨论。交流环节,刘院士认真倾听并耐心解答了在场师生们提出的问题。
有同学提问对平衡双极性多级管应用方面的困惑,刘院士解释道,现在商业化较多的是单极性晶体管,研究双极性有机晶体管有利于简化工艺,同时,刘院士也畅想了平衡双极性有机晶体管在CMOS电路的未来前景、在柔性电路方向发展的应用潜力。
有老师对如何解决高分子器件的寿命问题与刘院士进行了交流。刘院士表示,现在高分子电子器件发展现存的两个最大的问题是基本性能比不上无机材料、使用寿命较短。针对延长寿命这一问题,可以从改变分子结构,提高物理封装技术等方面改进。同时,随着电子设备更新换代速度的不断提升,对于寿命的需求也不再严苛。
刘院士的精彩报告赢得了全场师生经久不息的掌声,学生代表向刘院士献花,表达了对刘院士的敬仰与感谢。讲座结束后,众多同学上台与刘院士合影留念。此次讲座作为材料科学与工程学科周的重要活动,激励师生们铭记科研工作者的使命担当,刻苦钻研,勇攀科研高峰,以创新活力迎接崭新未来。
组稿:纪浩然 吴雅雯 李一琛 王晓冉
供图:廖恒