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刘宜伟:一句话开启科研与创业人生
作者:韩爱青 发表时间:2019年07月08日

 

 

  研究生毕业后,刘宜伟按部就班地进入企业成为一名技术人员,可却因为“料要成材、材要成器、器要好用”这句话,他的人生发生了重大的转折。离开企业的刘宜伟,选择来到中国科学院宁波材料技术与工程研究所(简称宁波材料所)成为一名科研人员。而通过10多年努力取得了多项研究成果后,他又不忘初心再次选择走上创新创业之路。

 

  踏实、稳健、有想法、有见地,但虚心谦逊,这是刘宜伟给记者的第一印象。

  他的科研之路似乎与一般科研人员不太一样,大多数科研人员都是博士毕业后直接进入科研院所从事研究,之后再与企业合作努力实现科研成果的转化。刘宜伟却与众不同,研究生毕业后他先进入企业从事产品研发工作,渐渐意识到技术创新对于提升企业价值的重要性。为了进一步提升自己技术创新的能力,他毅然选择“走出去”,来到科研院所继续深造并全身心投入科研。

  经过十多年努力,刘宜伟在“柔性/弹性敏感材料与传感器”研究领域取得了一系列创新成果。彼时的他意识到,是时候将创新成果转变为产品以服务社会,于是再次走上一条不一样的道路——选择自主创新创业,成立公司,继续自己“折腾”的人生!可在当今,我国的科研领域不就是需要这样有想法、敢创新、爱“折腾”的青年科研一代吗?

  因为一句话影响了他的人生选择

  2005年,刘宜伟在天津大学获得应用物理和电子信息双学士学位后,被保送至本校材料物理与化学专业继续攻读硕士研究生,主要从事磁性复合薄膜中的霍尔效应及其在磁传感器中的潜在应用研究,其研究成果曾获天津市自然科学二等奖。

  2007年硕士毕业后,他选择直接就业进入福州高意科技有限公司,主要从事电可切换的磁光开关的研发,最终帮助公司实现了产品从研发到生产线的转移,这期间也锻炼了他工作的效率与能力、增强了研发与项目管理的能力。

  由于这段工作经历,触觉敏锐的他就此发现了行业里的一些问题,比如当时国内大多数企业的研发水平还处于模仿,缺少核心技术的研发等。“我意识到,自己需要一个创新能力更强、更大的平台来从事新材料与新器件的研发。”刘宜伟说。

  正在犹豫和徘徊未来的路该怎么走时,2008年他无意中在网上看到宁波材料所“料要成材、材要成器、器要好用”的科研理念,这深深吸引了他。“我觉得机会来了,这里不就是自己一直在寻找的发展平台吗?”当时的刘宜伟非常兴奋。

  2008年7月恰逢宁波材料所的李润伟研究员回国,其课题组正需要刘宜伟这样的青年加入。其后他便顺利加入了宁波材料所,并一直围绕传感材料与传感器开展工作,2011年至2015年又在中国科学院大学获得博士学位。

  今年是刘宜伟在宁波材料所工作的第11个年头,通过该所自主博士培养,从底层做起,他先后经过研究实习员、助理研究员、副研究员、“春蕾人才”副研究员,一直成为研究员,而“料要成材、材要成器、器要好用”这句话一直深深地影响着他。

  确定研究方向一往无前

  刚到宁波材料所时,刘宜伟主要从事磁性传感材料与磁传感器的研究。当时柔性电子技术由于其柔韧性、低成本、大面积制造等优势,已经受到广泛关注,被誉为21世纪十大新兴科技之一。

  2008年一篇可弯曲的柔性巨磁电阻传感器的文章发表在《先进材料》上,更是开启了柔性磁电子学的时代。

  刘宜伟当时便认为,随着柔性电子、可穿戴、可植入等技术的发展,材料与器件的柔性化、弹性化将是未来的发展趋势,传感器是实现信息感知与智能化的关键,其发展趋势也必然是柔性化,因此他选择柔性/弹性敏感材料与传感器作为自己的主要科研方向。

  针对医疗健康和智能机器人等领域对柔性、弹性乃至仿生化传感材料与器件的需求,刘宜伟带领柔性磁电功能材料与器件团队应用组聚焦信息感知关键的柔性/弹性传感器和信息传输关键的弹性导体的开发,通过将磁性功能材料、液态导电功能材料与高分子材料复合,解决磁电功能材料柔性化、弹性化和仿生化的关键科学技术问题,发展了具有自主知识产权的柔性/弹性磁电敏感材料与器件,并且进行应用示范,实现了材料、器件、应用的链条式研发。“我们组当时就有一个愿景——成为弹性电子创新的源泉、成为弹性电子技术的引领,为此我们做了很多努力。”刘宜伟告诉记者。

  获得多项成果成绩骄人

  弹性导弹线缆,即在弯曲、拉伸及扭转等状态下仍能满足导电传输的要求的线缆,在智能服装的信息传输、机器人等运动部件的导电连接上具有重要的应用前景。现有的基于固态导电材料的弹性导体的电导率与可拉伸性不兼容,且拉伸过程中,电导率会发生1~2个数量级的变化。

  刘宜伟带领小组采用弹性导电材料与弹性体进行复合,进一步地设计网络状的导电结构,获得了弹性导体的电导率优于10000S/cm(西门子每厘米),且100%拉伸时,电阻变化小于10%。基于该弹性导体,目前已经发展了橡胶导电线缆、编织导电线缆、布基导电线缆等3类弹性导电线缆,其特点是弹性橡胶导电线缆拉伸范围可以超过1000%;弹性编织导电线缆可以满足2芯、3芯及多芯的电传输;弹性布基导电线缆可以做到0.2mm(毫米)以下,与布兼容,极其适用于智能服装。此外,基于弹性布基导电线缆,设计和发展了布基弹性加热器,从室温到60度,升温速率0.1~0.3度/秒,拉伸范围大于50%,且拉伸过程中,加热功率维持不降低,在人体关节等频繁运动处的加热、保暖领域有很好的应用前景。

  弹性触觉传感器的发展趋势是模仿和超越人类的皮肤机械感受器,其挑战是高的探测灵敏度与生物兼容的脉冲式信号传输。刘宜伟带领小组设计了非晶丝镶嵌的“Air gap”结构,获得了探测极限为10μN(相当于0.3Pa)的数字化柔性触觉传感器件,可以兼容宽的探测范围,既可感知微弱的蚊虫和脉搏,亦可以感知搬举重物时的压力。

  此外,巧妙地采用电感-电容(LC)振荡机理设计电路,当外界应力/应变引起电感值发生变化时,LC电路的频率(人体的生理脉冲频率范围内)就会发生变化,从而获得外加应力/应变与频率的对应关系,为发展数字化仿生电子皮肤提供了一种新的方法。采用自制的图案印刷设备,可以在弹性布上制备导电功能材料,厚度从百纳米到百微米可控,图案化精度小于10μm(微米)的布基弹性应变传感器,弹性应变传感模组在0-100%拉伸的全量程范围,均实现了探测精度优于0.1%,其整体模量小于10MPa(兆帕),可以做到与布完全兼容,没有任何异物感,在人机交互、智能服装、智能软装等领域有重要应用前景。

  新契机到来选择创新创业之路

  刘宜伟带领小组利用研究成果——具有自主知识产权的弹性传感器和导体的核心技术,发展了智能手套,监控人手的运动姿态,在机械手的远程控制上形成应用演示,满足人机交互的需求;并发展了智能护膝,实时监控跑步、骑行等运动状态,在运动健身领域有重要的应用前景。

  上述应用项目参加了中科院宁波材料所的“科学公众日”、宁波市的科技咖啡馆等科普活动,并参加了宁波智博会、中国国际工业博览会等专业展会,获得了诸多奖项和各界的关注。

  此时,刘宜伟又获得了事业发展上一个新的契机:他带领小组研发的应用项目获得宁波镇海—中科院青促会创业大赛一等奖、2018年宁波镇海高层次人才创业项目。在项目的支持下,他勇敢地迈出了创业这一大步,成立了宁波韧和科技有限公司(简称韧和科技)。

  目前公司有3名博士、4名硕士,依托宁波材料技术与工程研究所、中国科学院磁性材料与器件重点实验室等平台,由国家“千人”计划人才把握战略方向,国家杰出青年、海外教授作为柔性电子领域的技术顾问,同时还拥有材料、电子、机械等方面的人才,具有强大的研发实力,是国内首家从事弹性电子器件产业化的公司,立足弹性电子元器件,打造舒适、智能的现代生活。

  “很多人问我,你专心做科研就好,为什么还要自己开公司?这个问题又回到我来中科院宁波材料所的初衷。‘料要成材、材要成器、器要好用’是我这11年来一直坚持的理念,要做到‘器要好用’必然要实现科研成果的转化。以前科研人员只能把技术进行转移转化,往往只是简单地将技术卖给了企业,导致后期不能很好地对项目进行跟踪,很容易造成项目的‘夭折’。可当前国家、院校等鼓励科研人员创业,也落实了相关政策,科研人员有了更多的自主权。作为科研人员本身来说,对自己的研究成果转化会更全身心投入,大大增加了项目成功的概率。”刘宜伟说,比如宁波材料所就出台了“科研人员创业”的政策,允许在岗、离岗和兼职创业,使得科研人员有了更大的自主权推进技术的产业化。

  喜欢聆听要将企业做大做强

  刘宜伟常说,“科研工作的核心是创新,我们做科研目的就是要用创新的思维和成果去改变世界”,因为这种对事业的热情,创新已经渐渐变成他的一个习惯。工作的时候,他注意发现和总结问题,因为创新也许就在这里;与别人讨论时,他很喜欢去认真聆听、努力思考,因为也许灵感就来自于话语之间。

  平时休闲之余,他喜欢陪着妻子和孩子去公园、野外走走,蓝天白云、绿草悠悠的环境,可以让自己的思想肆意飞翔。除此之外,去图书馆看看书、打打篮球和羽毛球、和朋友小聚一下,也都是他生活中非常惬意的事情。

  尽管生活中的刘宜伟很平凡,可对于事业却有着远大目标。“对于自己的研究领域,可以说是正当其时。我国是电子产业大国,但并不是电子产业强国。柔性电子技术,尤其是更前瞻的弹性电子技术是我国争取跨越式发展的机会。尤其是当前中国正在实施‘中国制造2025’,宁波市又是‘中国制造2025’的示范城市,这对我而言是千载难逢的机遇。”刘宜伟说。

  在未来的5到10年,他的目标是针对可穿戴/可植入、人工智能、“数字经济”等对先进的柔性/弹性传感器的需求,以人体运动和健康监控、智能机器人等应用场景为出口,围绕柔性/弹性敏感材料与传感器,抓好源头创新和到产业化应用两个方面。在源头创新方面,韧和科技将依托中科院宁波材料所,重点布局博士后和研究生,获得具有自主知识产权、国际先进的柔性/弹性传感原理、材料、结构和器件;在产业化方面,将依托宁波韧和科技有限公司,以运动/健康监控和人机交互等应用为出口,以智能服装为载体,成为专业的弹性导电/传感材料、器件及系统的供应商。

  刘宜伟坚定地表示:“我们将努力利用3~5年的时间,将韧和科技发展为国内外知名的品牌,也希望用10年的时间使我们的研发团队和韧和科技成为弹性电子领域的领军者。”

 

  个人名片

  刘宜伟,中科院宁波材料所柔性磁电功能材料与器件团队应用组组长,承担的项目包括科技部、中科院、基金委、浙江省、宁波市以及企业等项目,围绕柔性/弹性敏感材料与传感器的方向,发展了高电导率的弹性导电材料与导体、高柔韧和高精度的弹性应变传感器、磁传感器等,并在人机交互、运动监控和健康监控上实现演示应用,在Sci.Robot.、Adv.Mater.、Adv.Func.Mater.、ACS Nano等期刊发表SCI论文50余篇;申请发明专利40项,授权26项。先后获得/入选中科院宁波材料技术与工程研究所“春蕾人才”计划;宁波市科学技术二等奖;宁波镇海-中科院青促会创新创业大赛一等奖;中国机器人行业十大科技进展奖;中科院青年创新促进会会员;中国电子学会高级会员;2018年获得宁波镇海高层次人才创业项目支持,并成立宁波韧和科技有限公司。

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