超材料产业开创者刘若鹏：以一己之力开辟全新战略新兴产业

（原标题：超材料产业开创者刘若鹏：以一己之力开辟全新战略新兴产业）

2024年5月9日-12日“第三届全国超材料大会”在浙江省桐乡市乌镇盛大召开。来自材料科学领域的多位专家和企业界代表齐聚这场学术盛宴,共同探讨超材料技术的最新进展、应用前景以及面临的挑战和机遇。光启作为我国唯一一家实现超材料产品规模化应用和制造的企业,历来是大会风向标和业界关注的焦点,也是我国超材料行业的领军企业和开创者。

短短十余年的时间,光启就让我国超材料行业从无到有,从有到强,甚至站在了全球之巅。其发展速度之猛、技术迭代之快,令全球侧目,同时也引发了美国的高度关注与疯狂打压……这一切炫目的成就,都与光启身后的传奇创始人分不开,他就是深圳光启高等理工研究院院长、光启技术董事长刘若鹏。

留学期间 推动超材料迈出历史性一步

说起刘若鹏与超材料的渊源,还得从超材料的发展史讲起。

所谓“超材料”(Mclamaterial),是21世纪以来出现的特种复合材料或结构,通过对材料关键物理尺寸上进行有序结构设计,使其获得常规材料不具备的超常物理性质。超材料涉及众多学科领域,如物理、化学、光电子学、材料科学、半导体科学以及装备制造等,是全球最前沿、最具有战略性意义的研究课题。被美国《科学》杂志列入本世纪前10年的10项重要科学进展之一,同时《MaterialsToday》杂志也称其为材料科学50年中的10项重要突破之一。

超材料最早于1968年由前苏联理论物理学家菲斯拉格(Veselago)发现,直到2001年美国加州大学圣迭戈分校的史密斯教授等人才在实验室制造出世界上第一个负折射率的超材料样品,之后一直没有取得实质性突破,直到2006年当时在美国杜克大学攻读博士学位的刘若鹏制造出人类历史上首款“隐身衣”。2009年,刘若鹏、季春霖两位杜克大学博士将他们的研究成果发表在《科学》杂志上,引发全球科学界的轰动。此后,该技术被作为一项战略性前沿技术,成为美、英、日、欧盟等主要科技大国角逐的重点。

历经万难 挑起中国超材料的“脊梁”

2010年,怀揣科创报国理想的刘若鹏,毅然放弃国外优越的发展条件,决心回国创业,立志要让他掌握的超材料技术为祖国的科技自强发挥更大价值。

然而,理论研究是刘若鹏的强项,而创业确实另一回事。如何让这个在当时国人听都没听说过的新技术在国内落地,并转化成可持续发展的产业?这让刘若鹏这颗天才大脑头疼了很久。

据刘若鹏介绍,当时国内并没有超材料研究的相关平台和基础研究能力,更别提做最重要的工程化。在与各界人士交流时,刘若鹏发现即便基础科研条件较差,但上到国家层面,下到地方政府,大家共同的愿望都是不甘心只做组装,我们要真正干底层技术,干自己的产品,干自己的标准。

在这种信念和决心下,更加坚定了他回国的目标。刘若鹏表示:“我的终极目标就是要把超材料这个学科变成一个能赋能千千万万工业领域的一个重要技术革命。”

于是2010年,刘若鹏和几位志同道合的好友,在深圳共同成立了深圳光启高等理工研究院,后又成立公司开始创业。创办一个以盈利为目的的企业并非他的初衷,借助公司实体推动超材料产业化落地,才是他创立光启技术的终极目的。

然而,一项基础研究从实验室走向产业化,是一个极其漫长而困难的过程。刘若鹏他们面临的第一座大山,是超材料的超算该如何做?如果这个无法解决,就没有后面的第二步、第三步,更别提商业化、产业化。

凭着一股不服输的劲头,2011年,由深圳光启高等理工研究院牵头组建的超材料电磁调制技术国家重点实验室揭牌。2012年,光启高性能计算中心启用。这是全球首个超材料高性能计算中心。作为超材料人造微结构的数据库,超算中心极大缩短了超材料基底材料的自研周期。

翻越了超算这座大山,接下来要翻越的就是制造工艺和制造设备的大山。因为超材料的产业化在世界范围内都处于探索阶段,工艺和设备也都要进行从0到1的研发。从理论研究进入到工程领域,由于涉及的跨学科技术很多,因此,一步错就可能导致前功尽弃,全部努力都要推倒重来。早期阶段,所有产品都做好了,最后成型的时候直接爆炸的情况,刘若鹏早已习以为常。但是,这些挫折没有摧毁刘若鹏的信心,更没有挡住他前进的脚步。

功夫不负有心人。2012年7月13日,全球首条超材料中试生产线投产,光启正式实现超材料规模化生产。这意味着光启实现了超材料技术由0到1的产业化。2016年,刘若鹏决定研发应用在尖端装备领域的高性能电磁材料,此举迅速填补了行业空白。他还领衔起草的全球首份超材料领域的国家标准《电磁超材料术语》,打破了欧美对前沿科技的技术和标准垄断。

就在这样一次次地翻山越岭中,刘若鹏悄然让光启长成行业内一座不可逾越的高山。

截至目前,光启技术已经从无到有地构建起了我国超材料产业的完整工业体系,在核心的超材料功能结构产品上建立了超算设计、高分子原材料、复合材料及制件、超材料微电子、高精密机械加工、微波射频综合孔径、先进检验检测等七大方面的核心能力平台,打造了国内最大的超材料智能制造中心、华南地区最大的电磁性能检测中心和国内最大超材料设计和仿真平台。

光启超材料技术已经发展到第四代,并广泛应用于我国海陆空尖端装备领域,覆盖多个装备体系,几十个关键部位,为我国装备综合作战性能的提升做出了巨大贡献。光启超材料在尖端装备领域得到了广泛的应用,超算中心也完成了二次扩容升级,计算能力比原来增大了6-7倍,未来超材料的应用空间还会进一步的延展。

专利方面,目前,光启已在世界范围申请超过6000件专利,约占全球相关领域专利申请总量的80%以上,专利申请总量位居全球第一,实现了超材料底层技术的专利覆盖。可以说,在光启的不懈努力下,我国超材料早已突破了国外的技术封锁,处于绝对领先地位,成为中国超材料产业名副其实的中流砥柱。

赋能千行百业,让超材料激发行业变革

光启超材料技术产业化的成功,是刘若鹏十几年来坚定梦想、不改初心的结果。在刘若鹏的带领下,超材料技术与各个装备行业实现深度融合与广泛赋能。这让先进的超材料技术有了产业化落地的依托,也让我国尖端装备因为超材料的加持,而获得指数级的性能提升。

比如,传统意义上的各类型专用飞机,就是纯粹的机械结构。加入超材料技术后,不仅能实现减重,而且还可以在飞机体表材料中增加很多如通信、传感等航电功能,并可实现各类功能的定制,让传统飞机升级为智能飞机。

除了对航空装备、航电系统、无人机等领域进行广泛深度的赋能,2023年光启开始把业务触角伸向广阔的行业市场,寻求赋能千行百业,探索更多超材料技术的应用场景。这也意味着光启正在谋划用底层技术为传统行业带来切实的颠覆。

2023年12月,光启与中国的汽车检测机构中汽研深度融合,携手打造全球首个智能汽车紧缩场测试系统。适用于汽车整车天线OTA性能测试的紧缩场技术,大幅提升了测试效率和精度,为智能汽车的发展提供了强有力的技术支撑,也填补了全球智能汽车行业的技术和标准的空白。而这,仅仅是光启七大平台能力赋能民用市场的开始,不远的未来,在我国低空经济领域必然会有更多类似的场景需求。

为了适应超材料赋能各行各业的定制能力,2023年刘若鹏开始在光启内部推动全数字化经营管理变革,从生产管理、质量管理,到经营管理,全面提升管理效率,降本增效成效显著,为光启高效赋能更多行业打下坚实基础。

作为中国超材料产业中最重要的人之一,刘若鹏以其坚定的信念和不懈的努力,将超材料科学转化为推动社会进步的强大动力,为中国超材料的发展做出了不可估量的巨大贡献。正是因为有很多类似他这样的青年科技工作者的默默奋斗,才支撑起了中国科技自强和民族复兴的脊梁。未来,相信在刘若鹏的带领下,我国超材料行业将迈向更广阔的发展空间,不仅将赋能更多工业、商业领域,引领新质生产力实现革命性创新,而且还将社会经济发展创造更大动力。

作为一个成就卓著的青年科学家和创业偶像,刘若鹏对年轻一代也寄予厚望。他说,当今世界,科学发展日新月异,在很多新领域,年轻人应该不惧失败,勇敢地扛起他所在学科的历史重任,大胆研究原创技术,探索未知的领域,并试着把技术往生产力上推,唯有如此,我们国家科学技术才能最终从追赶补缺,转向超越引领。