光启长征之路 超材料技术赋能行业

　　国庆前夕,位于粤海街道的深圳科技园几乎人去楼空,集体进入休假模式,唯有软件大厦的一楼到四楼仍然灯火通明。

　　世界知名的超材料公司——光启的深圳总部即位于这里。

　　时针已经指向午夜12点,光启团队仍在热火朝天地赶制超材料装备订单,而远在北京的刘若鹏此刻则在思考如何尽快开放系列突破禁运的材料库,以补齐我国关键核心技术短板,为国家高科技加快发展奠定基础。

　　刘若鹏博士是光启创始人,也是超材料电磁调制技术国家重点实验室主任。第二天,他将出现在国庆阅兵庆典上。届时,诸多应用光启新一代超材料解决方案的海陆空尖端装备将在空中翱翔、在地面前行。

　　光启是专注于超材料技术的科技企业。和大多数科技公司不一样,光启从成立之日起,就承担着“战略核心技术的国产自主化”的使命。这意味着,光启必须依靠自主创新,聚焦战略型新兴技术,解决“卡脖子”难题。这注定光启的科技工作者要经历更加漫长的摸索期,要坐更长时间的“冷板凳”。

　　最终,光启创始团队在10月1日凌晨2时,公开发布了一款名叫“白起”的高性能电磁材料。

　　“白起是战国时期杰出的军事家,经历战役无数,被誉为‘战神’。而我们的‘白起’和他一样,历经四年,也是身经百战,最终成为最先进、最可靠的基底材料。”刘若鹏博士这样向记者诠释“白起”的来历。

　　突破禁运的长征之路被迫开始

　　超材料技术是国际上应用于现代高端装备领域的热门新兴技术,是根据不同的应用需求,对若干不同类型的新型功能材料的微观结构进行有序重组,从而获得自然界不存在的超性能材料。

　　但在超材料的制造过程中,如果没有稳定、高性能的电磁材料,超材料装备产品则无法发挥极致功能。就像再优秀的能工巧匠,也需要质坚纹美的材料,才能制作出上乘之作。

　　光启超材料产品在设计过程中,发现很多功能材料要么是“卡脖子”技术,要么是国外长期对我国实行技术封锁和禁运的基材。所以,光启团队很早就已着手在国内寻找供应商。

　　但一年过去了,光启团队前前后后找了不下十家供应商,其中不乏国内做电磁材料的龙头企业和科研所,但材料性能总是不达标,要么无法通过高温测试,要么介电损耗过高,要么产品孔隙率太多等。

　　通常来讲,尖端装备从立项到批产,周期一般长达二十年。理论上讲,光启项目团队有足够的时间等待基材实现国产替代。

　　但光启必须跟时间赛跑。因为他不仅是一家面向尖端技术领域的新型研发机构,同时,也是一家上市公司,必须以批产产品和优秀业绩回报股东。当然,光启创始团队更希望地是,新一代超材料技术能够早日用在我国尖端装备上,让我国先进装备的智能化步伐能迈得更快些。

　　或许,要想真正不受制于人,只剩下唯一一条可行路径,那就是自研。从此,光启踏上了突破禁运的长征之路

　　全新的赋能技术模式

　　与以往的创新是根据自然界有什么材料,就制作什么样的产品不同,超材料完全是逆向思维,是根据不同的应用需求,制造具备特定性能的材料,真正做到"按需定制"。比如,如果客户要求材料具有电磁波隐身功能,光启不是通过改进已有的隐身涂料来实现材料的隐身,而是通过算法设计,重新排布功能性材料的微结构单元,让材料本身具备隐身性能。

　　这意味着,从被动选择材料,到主动设计材料,光启开辟了材料逆向设计的“新大陆”。

　　2016年1月1日,光启正式立项,高性能电磁基底材料的自研突破之路由此开始,新型材料赋能产业之路也由此开启。

　　“我们真的是从零开始。”一位光启机载超材料产品设计师不无感慨地告诉记者,高性能电磁材料的设计和制作工艺等核心技术仅仅掌握在美、日少数几家巨头手中,对我们完全实行了技术封锁,我们没有任何成功的经验可借鉴,但我们当初就坚信我们可以比他们做得更好,“因为我们有足够领先的制造工艺和硬件条件。”

　　毋庸置疑,光启计算能力可达700万亿次/秒的超级计算机集群、拥有上亿种微结构的全球首个超材料人造微结构数据库,都极大缩短了基底材料的自研周期。尤其是,光启智能工厂通过材料大数据和仿真平台,将每一道工序流程和设备运行数字化,对研产结果进行智能化预测,为产品研制提供了工艺制造基础。

　　当然,和先进工艺同样功不可没的还有光启的客户。“从设计图纸开始,客户就让我们参与整个流程中,正是因为我们离客户足够近,我们对客户的每一个细节需求都了如指掌,所以才能精准地设计出契合客户需求的材料。”

　　为了给客户定制材料解决方案,真正赋能我国多场景的尖端装备产业,光启团队研制的基材进行了足够多的实地测试,“我们不仅在实验室经过了成百上千次的测试,我们也在海陆空各场景产品上进行了测试。”光启某装备项目设计师回忆说:“我记得,有整整半年,我们的产品必须泡在海水中做各种耐高压、耐腐蚀测试。我就和客户吃住在一起,一起我们的产品做评估、做改进,可以说,我们的产品能突破禁运,赋能行业,客户给了我们莫大的支持,也让我们的产品最终实现国产替代。”

　　光启不仅为尖端装备提供材料,更为这些行业打造完整的解决方案,成为终端用户的成品供应商。在这条突破禁运的长征之路上,也成就了光启在材料行业中全新的赋能技术模式. 成为一家超材料定制解决方案提供商,以超材料技术赋能行业为内核的使能型企业。

　　白起领先的技术指标

　　2019年10月1日,是个值得庆祝的日子。这一天,光启高性能电磁材料走完从研制、试产、小批量到规模化成功应用的长征之路。也在同一天,光启宣布,向全行业开放系列功能材料库。

　　第三方专业检测机构发来的测试报告显示,光启高性能电磁材料具有极高的军工级稳定性。该材料的介电损耗小于0.001、介电常数在3.2-20范围内可精准定制,定制误差小于±0.02、工作耐温可高达240℃、最大厚度可达50mm,可曲面共形成型、产品孔隙率精确控制在0.2%以内,可靠介电常数温度系数在-50℃至150℃区间为-45至-30ppm/℃。

　　一系列只有专业人士才能看懂的数据表明,光启高性能电磁材料实现了每一个指标都代表了该领域的国际先进指标及性能。

　　一年后,这款高性能电磁材料成为某航空超材料解决方案的一部分,运用在我国某型号的航空装备上,让该装备的超材料机载共形天线增益性能提升了近30%,产品尺寸缩减了40%、通信覆盖范围扩大了50%。

　　“国外同类型装备从研发到批产,花了近二十年,而我们只用了八年。可以说一项技术突破,让我们的装备领先了十年。”某航空装备研究院专家不无欣喜地对光启团队肯定道:“这款材料彻底解放了复杂超材料产品设计的边界,让我们装备的性能指标得以实现,应该给它起个名字。”

　　“这款材料是我们团队历经四年研制而成,期间,经过各种测试,可谓身经百战,最终打造了这款最先进、最可靠的基底材料,就叫‘白起’吧。”刘若鹏回答道:“我们希望这款材料优异的电磁性能将对我国尖端装备、通信系统起到极强的基础支撑作用。”

　　撑起大国重器的脊梁

　　今年9月,刘若鹏接到出席新中国成立70周年阅兵仪式观礼的邀请。相比2015年9月3日,他受邀参加抗战胜利70周年阅兵,他感到,自己此次与这场仪式的连接更加紧密了。他知道,应用了“白起”系列高性能电磁材料的新一代国防装备将在天安门广场前展示,将向全世界展示我国国防和军队建设所取得的伟大成就。

　　但他还想向世界展示得更多,包括以“白起”为代表的功能材料库。

　　因为除了赋能国防装备,5G通信、射频芯片、射频天线、高速电路、雷达阵列等高端制造业都需要与之契合的电磁基底材料,从而才能发挥更加优异的性能。

　　“应该让更多行业享受到‘白起’带来的技术突破。”已在北京等待观礼阅兵仪式的刘若鹏跟团队一直保持沟通。在电话会议中,他缓缓说道,当初,我们为了不受制于人,自研“白起”,四年不到,就实现了核心技术的自主创新,确实给大家带来了成就感、自豪感,但我们历经一千多个日日夜夜,好不容易突破禁运,打造的产品,不能仅仅只赋能装备行业,还要通过技术突破,让中国的高科技公司、高端制造业少走一些在黑暗中摸索的弯路,实现创新破局。

　　“当你的技术和产品能够赋能更多行业,能够给更多客户带来价值,最终造福全社会时,那才是光启作为战略创新型企业的责任。‘白起’的发布只是起点。”在深圳湾,刘若鹏望着眼前一片蓝海对记者说道。

　　对于光启来说,国外的技术封锁成就了一段突破禁运的长征之路,应该说,“白起”是中国超材料企业自主创新之路的成果。当然,要在新型功能材料实现国产自主,实现从0到1的突破,我们还有若干长征之路要走。但只有真正跨越长征之路的团队,才是真正具备战斗力的队伍。只有从设计、配方开始,我们的核心技术才能真正自主可控,我们的材料才能真正赋能百业,从而,撑起大国重器的脊梁。