李润伟 柔性电子技术的探索者

银发网 2024-11-29

  研究员,博士生导师,中科院宁波材料技术与工程研究所党委书记,中科院磁性材料与器件重点实验室主任,国家杰出青年科学基金获得者,浙江省特级专家入选者。致力于柔性/弹性磁电功能材料与器件研究,研究领域包括柔性磁电功能材料制备与物性、柔性/弹性磁电敏感材料与传感器技术、存储材料与器件等。




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李润伟

(1974.10—    )

  

  柔性电子技术可以颠覆性地改变传统信息器件、系统的刚性物理形态,具有柔韧性、易携带、低成本制造工艺和较好生物兼容性等特点,可实现信息与人、物体、环境的高度共融,在运动健康、人机交互等领域具有重要的应用前景。中国科学院宁波材料技术与工程研究所党委书记、中国科学院磁性材料与器件重点实验室主任李润伟研究员,带领团队一直在电子器件柔性化及产业化应用这条道路上砥砺前行。

  

负笈求学, 构筑科研梦

  

  1997 年,从中央民族大学毕业的李润伟进入中国科学院物理研究所继续深造。2002 年顺利获得博士学位后,他受日本学术振兴会资助前往大阪大学产业科学研究所担任日本学术振兴会(JSPS)研究员。之后又受德国洪堡基金会资助,去往德国凯泽斯劳滕大学担任“洪堡学者”并从事相关研究。 2005 年,作为高级研究员加入日本国家材料科学研究所国际青年科学家中心。

  

  几年的留学经历,不仅拓宽了李润伟的视野,也让李润伟定下了日后科研道路的方向和目标,那就是围绕国家战略需求,解决行业领域关键科学问题和技术痛点难点,跨过基础研究与实际应用之间的鸿沟,把实验室 里的研究成果变成可以看得见、摸得着、能够真正服务于国计民生的产品。

  

  彼时,以“致力科技创新,引领产业发展”为宗旨的中科院宁波材料所正在全球广纳人才,这正与李润伟的初衷不谋而合。2008 年 3 月,李润伟正式成为中科院宁波材料所的一员。在面试的时候时,李润伟说过这样一句话:“哪怕做出的科研成果是手纸,但只要能用得上,那也是为人类的文明作了一定的贡献。”伴随这句话的是他为自己定下目标,用 8~10 年的时间,做一些有实际应用价值的科研成果。

  

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李润伟在研究所年度工作会上做报告

  

  中国宁波素有“磁都”之称,是全球重要的磁性材料生产基地之一,为了满足国家及地方产业在新能源、节能减排和新一代信息技术领域对磁性材料和器件的重大需求,促进基础研究、应用研究和产业研究融通,归国两年的李润伟在各方的支持下带领团队筹建了浙江省第一个中国科学院重点实验室——中国科学院磁性材料与器件重点实验室,布局稀土永磁材料、 非晶 / 纳米晶软磁材料、磁性纳米材料、磁电子材料与器件四个主要研究方向,以此推动宁波市以及浙江省磁性材料与器件的基础研究、人才培养和科技成果转化。

  

力学笃行, 科研转化齐头并进

  

  成立后的中国科学院磁性材料与器件重点实验室一个重要任务就是要解决电材料、传感以及存储等功能材料和元器件的柔性化乃至弹性化这个当前柔性电子领域中的关键难题,为后摩尔时代器件设计集成、能源革命、 医疗技术变革等更新换代等提供创新引领。带着这个初心,李润伟带领团队在柔性电子领域潜心耕耘。

  

  十余年间,李润伟和他的团队成员们日复一日做着一件事,那就是 耐住寂寞、沉下心,苦心孤诣围绕弹性导电材料、柔性 / 弹性力敏传感材 料与器件开展研究工作,通过汗水和坚持在全球柔性电子科研大舞台上崭露头角。

  

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李润伟在指导学生


  在他的带领下,团队取得了一系列具有创新性的研究成果:“阻变存储器的电阻态精准调控及功能集成”成果技术面向大数据时代对新型高密度和功能集成存储器的迫切需求,以新一代信息存储技术——阻变存储器为研究对象,重点围绕“阻变机理研究→电阻态精准调控→器件功能集成”开展研究,在高密度和存算一体新型信息存储技术方面取得了创新性成果, 为推动信息存储技术及数字经济发展提供了科学基础和技术储备;研发出电导率高达 1 340 S/cm,在 100% 拉伸应变下电阻波动小于 4% 的高稳定性的弹性导电材料,与传统基于固态导电填料的弹性导体相比,电阻变化率降低了 2~3个量级,突破了弹性导体应变稳定性差的难题;研发出拉伸应变能力可以达到 4.1%,但仅对在 2.5%~3.3% 的应变具有选择性响应的柔弹性力敏材料。基于该薄膜材料制作肌肉应变传感器,既可以有效屏蔽环境振动噪音,还能够精确区分出无意识震颤和主动肌肉运动,对帕金森、癫痫等神经系统疾病的实时监测具有重要的应用前景;研发出灵敏度高达 4.4kPa— 1、探测极限小于10 μN的数字化电子皮肤触觉传感器,解决了“现有触觉传感器只能将外力刺激转换成模拟信号,无法像人体皮肤一样将外力刺激转换成生理脉冲传送给神经系统”的问题,对发展智能假肢具有重要意义。这些成果分别荣获浙江省自然科学奖一等奖、宁波市科学技术奖一等奖、中国电子学会科学技术二等奖并入选中国机器人行业十大科技进展。伴随着这些成果,李润伟带领团队站在了新材料柔性化领域的世界前沿。

  

  “料要成材、材要成器、器要好用”,科研成果转化成产品才能实现真正的价值,李润伟是这么想的,也是这么做的,他带领团队孵化了宁波韧和科技有限公司,推进核心技术和成果的产业化,成功基于自主研发的高电导率拉伸稳定的弹性导体、大拉伸性且高精度的应变传感器、拉伸稳定的磁传感器、柔性仿生触觉传感器开发出了能够在人机交互、运动健康领域应用的人机交互手套、智能护膝和智能运动衣等,为社会大众提供可穿戴、智能家居、机器人等应用的解决方案,助力舒适、智能的生活。其中人机交互手套被央视国际频道《全景中国》报道。

  

打通壁垒, 体制机制创新激活新动能

  

  随着对科研成果转化为产品道路的探索,李润伟开始把目光投向了磁性材料领域创新链与产业链深度融合,培育磁性材料及应用技术产业群这一更加广阔的舞台。2019~2021 年短短三年间,他先后牵头建设了浙江省磁性材料应用技术制造业创新中心,创建了宁波市磁性材料产业创新服务综合体,发起成立了磁产业技术创新联盟,并与科技部科技人才中心联合成立了科技领军人才创新驱动中心。这些平台建设的背后是李润伟为了能够将基础研究、应用研究、成果转化有机衔接,产、学、研深度融合,提升制造业创新能力作出的不懈努力和尝试。在李润伟的努力下, 2021 年 4 月,依托宁波材料所建设的浙江省宁波市磁性材料集群也在工信部先进制造业集群决赛中胜出(全国仅 25 个),成为全国重点集群培育对象,将代表我国参与全球竞争合作。

  

  “参天之木,必有其根;怀山之水,必有其源”,只有坚守初心,立足于基础研究,凝练科学问题,寻求理论突破,掌握核心技术,产出原创成果,矢志不渝地走好每一步,勇于打破束缚创新的藩篱,才能走好走远原始创新和自主创新之路,在行业发展中真正走在前列。

  

  这正是李润伟正在做, 也是今后努力要做好的。

  

  (中国科学院宁波材料技术与工程研究所供稿)