位置:科技资讯 > 科普 > 周郁:纳米压印带来新的革命 创造了超1万亿利润

周郁:纳米压印带来新的革命 创造了超1万亿利润

科技资讯  2017年10月29日 16:46  来源:新浪科技
摘要:新浪科技讯10月29日上午消息,2017未来科学大奖颁奖典礼暨未来论坛年会于10月28-29日在京举办。美国普林斯顿大学的约瑟夫·埃尔金讲席教授及纳米结构实验室主任,美国麻省理工学院博士,美国工程院院士周郁在材料科学研讨会上发表演讲。
美国麻省理工学院博士,美国工程院院士周郁美国麻省理工学院博士,美国工程院院士周郁

  新浪科技讯 10月29日上午消息,2017未来科学大奖颁奖典礼暨未来论坛年会于10月28-29日在京举办。美国普林斯顿大学的约瑟夫·埃尔金讲席教授及纳米结构实验室主任,美国麻省理工学院博士,美国工程院院士周郁在材料科学研讨会上发表演讲。

  周郁在演讲中提到,传统技术中,制作纳米结构通常使用光束和电子束,但如何做得很小是一个问题,而且由于散射的存在,大小方面也会受到限制。

  周郁表示,现在仍然有许多新的可发明纳米材料的方式。但在机械办法下,纳米压印可以压到几个原子,做得十分精细,也能够做出很大的面积。现在工业界都在使用这一技术。纳米压印重要的是模子。首先是自我组装,大面积形成微米结构,第二个关键是去除缺陷。弯的结构需要变直,短的结构需要变长变细。

  “Many impossibles today will be impossible tomorrow。纳米压印是一个革新性的理论和结果,创造了制造业21世纪新的制造方式生式,同时也带来了超过产生了1万亿利润。它会影响很多的学科,影响十分深远。可是我们现在还是在一个开始的阶段,我们会继续努力。” 周郁说。(张俊)

  以下为演讲全文:

  周郁:大家早上好,谢谢陈总的开幕词。在新材料的发展和应用中,有一个很重要的方法,就是制造,没有制造方法,就不可能来做成材料,也不可能研究它,也不可能在商业上应用它,所以制造实际上就跟材料的发展不可分开。今日我要讲纳米材料的发展和制造。讲一个很重要的技术,叫做纳米压印,纳米压印在纳米材料中的作用,做新材料有两个十分基本的东西,第一个是材料的概念,第二个是做材料的办法,做新材料有两种方法,一个是材料的成分,原子,分子,还有一个办法是不改变它的成分,但是改变它的结构,这种材料叫做Materials,结构在纳米或者是上百个纳米的范围,这是一个很重要,这是很多的例子,各种各样的Materials,他们有不同的结构,虽然材料的本身是知道的,但是用了纳米结构以后,这个性质和原来的材料完全不一样了。问题就是说我们怎么样做这种材料,传统问题的是要用纳米结构的话光速或者是电子束来做,如果尺寸十分小的时候,发现这个技术很有限制,因为最小的尺寸限制于它的波长。另外广播或者是电子束都要有散射,散射本身也会限制你做的尺寸大小。

  还有就是说你怎么样把它的面积做大,用半导体系数的话,一个光刻机,现在的价钱很高,不可能做很多我们要做的纳米材料。二十年前,我提出要用纳米压印办法来做纳米。但是别人都觉得这是一个不可能的事情。因为机械的办法不可能做得小。这是我当年提出纳米压印到conference,这家公司把它放在最后了,因为他们是做微米技术,那个时候工业界做350个(英文),我已经做到了(英文)。当时觉得机械做纳米的办法是不可能的。所以我对在座的研究者说一定要(英文),好多人觉得了,当然了,但是他们是做不到的,要对他们质疑。不可想象的也是可能的,而实际上有很多的今日不可能,都会成为明天的可能。所以纳米压印实际上用机械的办法来在另外一个材料上造型,关键就是说这个东西,压印是很老的技术,实际上我们在路上走路就是压印,关键是你能压印多小,这才是真正的问题。所以这是一个例子,纳米压印可以做到比一个纳米还要小。实际上,最近发现纳米压印的尺寸可以小到0.3个原子,几个原子,用机械的办法把几个原子都可以压印出来,这的技术和别的技术比较的话,它的优势是现有的优势是不可比拟的。平常的机械可以做三维的,可以做得十分准,还可以做很大的面积。例如说用(英文)可以做纳米结构在整个墙全都可以铺上。还可以做弯曲的表面等等。很重要的一点是说现在有很多的不同纳米生产和制作方式,不是每个方式都安全,只有可以给你最便宜的方法和最大的面积才能够致胜,因此这个角度来讲,应该是最好的之一。

  实际上,现在的纳米压印已经被各个制造工业界应用,从显示、存储材料、半导体、生物、太阳能,实际长如果你要把它的所有的应用加起来超过一万亿美金,所以它也是最重要的制作方法之一。在21世纪。

  我举几个例子,这是各种各样的形状,这是三维的,可以一下子压好,另外你可以用滚筒的办法可以做很大的面积,或者做很小的尺寸。这是我们实验室的滚筒机,做大面积的电池或者是生物膜。你可以看到它做得十分的准,而且十分十分的均匀。你要看这个历史,刚刚开始的时候,就没有人相信纳米压印机械的办法可以做纳米,所以前几年没有人做,就我和另外一个组做,然后开始发展,现在都在用这个技术。如果你要看有多少的论文,你会发现(派喷 音)的数量大大超过了论文的数量,大家会认为纳米压印的经济价值是巨大的。这是几个例子,例如说显示屏,还有光的这些东西,都是用到纳米压印。包括了亚马逊的一个读书的电脑,也是由纳米做的,这里也是用纳米压印,所以你的照片可以照得十分好,没有任何的反光。Google眼镜的表面上全都是纳米结构,是用纳米压印的办法做好的。你看太阳能,没有反射,另外也可以全方向的来接收光,半导体也是开始用纳米压印做存储器,所以看任何你用的地方,很多地方都已经用纳米压印的办法做了。压印的重要性,已经被证明是最重要的,我们社会生产方法之一了德国科学试验馆是专门收集第一个东西,第一个计算机。六年前把握第一个做纳米压印的设备,实际上是十分简单的,给收藏去了,你如果去的话可以看到一个纳米压印的展柜,旁边有第一台纳米压印的工具。

  我想再给你介绍其他的几个,我觉得也是对纳米制造十分重要的技术。另外也给你看一下,其实有很多的新办法,还可以继续发明。纳米压印是做得十分小,十分大的面积。但是你一定要做模子。关键是第一个模子怎么做的?这是一个很关键的东西。

  我介绍一两个新的方法,这个可以大规模的做模子,一个是用自我组装的办法,可以大面积的形成纳米,微米结构。第二个问题是你要做纳米结构的时候,总会有缺陷,你怎么把这个缺陷去掉。这个工作是我大概二十年之前了。有一个很平的薄膜,你要是把这个薄膜熔化之后,再把它冷却下来,它还是一个薄膜。但是你要上面放一个PLATE,如果这个PLATE的距离比较近的话,薄膜自己就会形成这种柱子,你可以控制它的形状,和它的这个,例如说话你要有一个三角形的,上面有一个PLATE,它就自己组装成这个三角形的板,如果用这个线的话,最后形成点。然后你还可以控制它的图案,例如说你还可以控制不同的晶体结构,都是靠自我形成办法。

  还有一个很有趣的办法,一个周期不是一下子就能生成出来的。我们做了一个薄膜,一开始是平的,在方的底片的角上先开始,从一个角先形成,然后边上再形成,然后到里面,先在角上。

  给你看一个视频。大家看到一下,这并不是同时成形的,这是十分有趣的一个科学。从外面到里面一些情况。

  下一个,你做大你的纳米结构总会有缺陷,你怎么解决这种缺陷呢?第一个你要知道这个缺陷实际上是物理本身的,是不可能去掉的。所以我们说有一个弯的线要变直,矮的这个结构要变长和细。你想这是一个梦想,通常的办法是说有这个线的(英文),你这个变了以后,线也会变宽,也会变低,这个东西只是可以用在(跑了木 音)这个材料上,不会用在别的材料上。大概十年前我们提出了一项新技术,叫做自我完善。自我完善的液化方法。当你这么做的时候。上面已经被固定住了,所以只有这个(塞多 音)可以嵌去,如果PLATE比较高的话,就可以(英文),金属半导体等等。还有一个办法,我发现如果有一个(英文),这个材料会往上走。(英文),我给大家举一个例子。最开始是一个椎体,所有粗糙的墙体,侧墙,然后往上走,一开始的这个足迹已经能够看到了。一开始很宽,要是方的东西呢,就会便圆的,这个告诉你你开始的结构是一个方的,然后你要没有这个板的话,就会出现一个圆顶的情况。上面可以加一个板,不管怎么说吧,我的时间已经快到了,最后来讲的话,纳米打印是一项十分重要的出现的一场革命,无论从理论还是结果来说都是如此,包括原子。它比其他的技术更加的优越,它促进纳米技术和商业化,并且是21世纪最重要的制造方法之一,以及它影响了很多的学科。影响十分的深远。可以产生数十亿美元的级别的产业,甚至是一万亿美元的收入,是的?可是现在我们只是在一个开始阶段。谢谢。