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梦之墨:产品很“柔软”,科技很“硬核”
2019年2月2日 来源: 科技日报

  液态金属的重大价值得到全世界的快速认同,2018年全世界范围内的几百个科学团队,包括很多研究纳米、新材料的团队都纷纷进入这个领域。


  49岁的中科院理化技术研究所研究员、清华大学教授刘静凭借其在液态金属领域的重大发现和前沿研究,入选中关村改革开放40年的“智人”。


  与此同时,刘静创立的旨在推进液态金属电子增材制造技术产业化的北京梦之墨科技有限公司(以下简称梦之墨)已成为液态金属科技全球领导者,其产品已应用于教学实训、智能穿戴、医学传感、电力通讯、汽车电子、国防军工、文创设计、创新创业等领域。


  在近日由国家知识产权局、中关村知识产权促进局联合组织的“创新创业首选地 知识产权排头兵”大型采访活动中,记者来到梦之墨,探寻这家“硬科技”公司的成长之道。


  灵魂人物是液态金属领域“大牛”


  提起液态金属,就不得不提刘静。梦之墨联合创始人于洋自豪表示,在该领域,刘静团队是当之无愧的引领者。


  所谓液态金属,通常是指在常温下呈现液体状态的功能金属材料。它有较强的导电性,而且附着力好,可以附着在树叶、皮肤等任意物体表面,它不易挥发且安全无毒,2017年1月,由国家工信部、发改委、科技部、财政部联合制定的《新材料产业发展指南》将液态金属列为新材料产业的重点扶持方向之一。


  刘静开始液态金属研究的故事也广为传播。2001年前后,刘静在努力寻找一种能让计算机芯片快速散热的材料。在多次尝试后,他意识到液态金属具有超高的导热性,作为冷却液可将集成电路里的热量快速导出。就此他开始了在液态金属领域的研究。


  随后,他带学生在世界上率先发现了液态金属的众多科学现象和基础效应,如2011年,刘静及其学生关于计算机CPU液态金属散热器的研究论文,被美国机械工程师学会会刊《电子封装学报》授予2010年度唯一最佳论文奖;2014年年初,他们首次发现了“电场控制下液态金属与水的复合体可在各种形态及运动模式之间发生转换”的基本现象等。


  目前,刘静团队已形成从基础研究到产品研发乃至产业化推进等方面的领先优势。例如发现了自驱动液态金属机器原理,没有通电的液态金属在“吃”了铝后,能够在电解液中自己运动起来;还发现了过渡态液态金属机器可在不同形态、尺寸和特性间转换,以及电控下的液态金属具有多变形效应和液态金属在石墨表面的自由塑型效应等。在应用研究方面,通过不断的技术推进,已经形成液态金属的导热、导电、增材制造及柔性机器人4个方向。


  这些重要的原创性成果,让中国保持了在液态金属研究领域的领先定位。除了是科学家,刘静还是一名工程师,将液态金属电子增材制造技术产业化,让个人也可以进行电子制造成为他的一个梦想。于是,就有了梦之墨。


  从科研小组“长”出来的企业


  梦之墨最初是活跃在中关村的一个科研小组。其团队成员既是中科院和清华大学的科学家,又是众多中关村国家自主创新示范区里的创业者。


  这个团队最先落地的是“液态金属电子增材制造技术”这一国内外首创的变革性电子制造技术。


  该技术可以让液态金属电子墨水,直接快速制造出柔性可拉伸电子电路及终端功能器件,完全变革了传统电子工程学与3D打印的制造理念,其所见即所得的电子打印模式,为发展普惠型电子制造技术、重塑传统电子及集成电路制造规则,提供了变革性通途,可谓是快速、绿色、低成本。


  “在传统大工业生产中,电子电路是在流水线上批量化生产的,价格便宜。可一旦要改变电路,就要重新更换模具,成本很高。而且传统的电路生产方式是‘减材’,要先在电路板上镀铜再把不需要的地方腐蚀掉,耗时、耗能、污染高。”于洋说,采用“增材”方式,用液态金属作“墨水”直接写出电路,既简单又环保。


  随着相关技术的不断成熟和推广,梦之墨于2014年注册成一个公司。“公司实际运营是在2015年底,注册后的一段时间我们主要做知识产权的分割工作。”于洋说,梦之墨的主要技术积累来自中科院理化所,“理化所向来重视成果转化的工作,将44项相关专利以独占许可的方式让梦之墨来经营。整体框架是专利转让,等公司资金充足后再补齐转让费用,当然,其中一部分转让费由理化所入股公司,这样各方的利益都得以保证。”


  从一个核心成员不到10个人的团队,到如今的近百名员工,梦之墨的业务不断拓展。目前,公司60%以上的人员仍然是核心研发团队。


  提早布局专利无惧激烈竞争


  正如于洋所说,可在各种基材上直接制作电子器件的直写式印刷方法,有望重塑集成电路产业。在梦之墨,记者看到了研究小组利用DREAM-Ink技术制成的透明导电薄膜、天线和RFID元件等。


  以生物医学应用为例,在测量对象体表靠近心脏部位涂覆相应的金属墨水,可以形成适形化电极,给心电信号以及生物电阻抗等生理参数的测量带来较大方便。目前,梦之墨原创的液态金属创新电子制造系统,将曾经需要花费数十小时至几日才能完成的柔性电路板定制工作缩短至几小时内完成。


  这种“所见即所得”的成型方式让每一位使用者深切体会到从零星创意,到开发创新型定制化模块,再到获得实物的完整过程。同时,使用者们也将体会到创新成型方式为传统工业带来的变革已经到来。


  因此,梦之墨团队更多强调的是,DREAM-Ink将打开个人电子设计大门。届时,纸张不再只是文字的载体,还能集成诸多电子元件。这可能引申出电子器件个性化设计潮流——印制有液态金属薄膜的电子服装将极大拓展智能传代设备的发展空间;建筑墙体或玻璃表面可以DIY方式直接涂覆上金属墨水及相关材料,作为LED甚至太阳能电池,以作为装饰品或用以捕获光能的器件。


  “2018年之前,国际上研究液体金属的团队不超过5个,这些研究大多停留在实验室阶段,思路也是在传统框架内,我们这个团队将这个领域的很多可能性打开。”于洋说,“这之后,随着我们在神经连接、软体动物等方面重要成果的发布,不少团队开始进入液体金属领域。”


  刘静也表示,令人非常高兴的是,如今液态金属库已经从理想变成了现实,全球有很多企业都在推动,全世界一大批学者纷纷涌入。“它的重大价值得到全世界的快速认同,2018年全世界范围内的几百个科学团队,包括很多研究纳米、新材料的团队都纷纷进入这个领域。”刘静说。


  面对即将到来的激烈竞争,具有先发优势的梦之墨不慌不忙地加快脚步。


  “我们很早就预判到国内外对这个领域的研究开发会越来越重视,因此从一开始就进行了知识产权布局,这两年,公司的知识产权申请量也爆发式增长,截止到现在,我们已申请300余项底层核心技术发明专利,具有完整的自主知识产权体系,其中授权专利有40多件,其中PCT专利12件。”于洋介绍道。


  在市场推广方面,梦之墨选择将教育行业作为突破口。“虽然这是一项会改写未来的技术,但在工业领域导入毕竟比较慢,所以我们率先在教育领域布局,让未来的工程师们接受这个技术。”于洋说。(本报记者 操秀英)


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