——记中科院化学所有机光导鼓技术研发应用历程

　　编者按

　　近年来，中国科学院面向需求、扎根一线、深入市场，为我国突破关键核心技术、增强产业链供应链自主可控能力、助力打赢脱贫攻坚战发挥了重要作用。

　　日前，GEOVIS空天大数据平台研发及产业化应用团队等9个团队获得中国科学院2020年度科技促进发展奖。本报为此开设专栏推出系列报道，探究这些团队将科技成果从“书架”搬上“货架”背后的心路历程。

　　▲2001年，杨联明（左）与中船汉光公司总经理汪学文讨论有机光导鼓产品质量问题。

　　▲不同型号的有机光导鼓 杨联明团队供图

　　日前，中国科学院化学研究所（以下简称化学所）研究员杨联明收到了一个红本本，他领衔的“有机光导鼓及其相关产品的技术开发与产业化应用团队”荣获中国科学院2020年度科技促进发展奖。

　　对杨联明而言，这是最近一年来的又一个好消息。2020年1月，基于化学所深耕50年的原创技术成立的企业——中船重工汉光科技股份有限公司（以下简称中船汉光）获批在深圳证券交易所创业板上市。

　　受疫情影响，原本由杨联明亲赴深圳“敲钟”的中船汉光上市仪式推迟了半年。2020年7月9日，杨联明在线上远程参加了这个仪式。

　　当天，中船汉光开市涨幅43.95%，迎来开门红——杨联明的“冷板凳”坐“热”了。“做了几十年基础研究，如果不是真的一步步走来，我也没有料到自己的工作能够取得这么大的经济价值。”他告诉《中国科学报》。

　　从“科学”中来

　　有机光导鼓（OPC）的概念虽然有些陌生，但它作为打印机、复印机等自动化办公设备的常用耗材“硒鼓”，已经得到广泛应用。

　　20世纪30年代，美国工程师切斯特·卡尔逊（Chester Carlson）利用材料的光电转换性质，发明了静电复印技术。“这一发明被认为是信息处理和传播方式的革命性变化，也是20世纪最重要的技术发明之一。”杨联明说。

　　静电复印是一个将静电潜像用带电色粒显影获得可视性图文的技术，与后来的激光打印一样基于静电照相原理（Electrography），主要包括成像、显影、转印、定影等步骤。

　　光导鼓是实现这一技术的重要器件。它是在导电基底上镀涂一层十几微米的均匀、光滑、坚韧的光导材料薄膜而形成，具有光电转换功能。这个看似简单的元器件，实际上蕴含着材料学、电学、光学等多学科知识原理和配方工艺等技术内涵，其中光导材料是最基础的，也是科学家们付出最多努力寻求的目标。

　　光导材料从硒、硅、氧化锌等无机半导体转向灵敏、高效、环保、低成本的有机半导体，主要得益于20世纪70年代前后全球范围内有机光电功能材料基础研究的快速发展。

　　20世纪80年代以后，适用于现代社会办公自动化需求的激光打印机开始发展起来，作为其核心部件的有机光导鼓产品显示出巨大的市场前景。然而，有机光导鼓这一核心技术仅有国外发达国家的少数大公司掌握，对我国实行严格技术封锁，以此垄断攫取高额利润。

　　杨联明表示：“今天我们已经意识到为什么我国一些产业受制于人，原因在于基础研究这个总开关。”20世纪90年代，全球范围内有机光导鼓产业像雪球一样越滚越大。当时，中科院的研究人员已经前瞻性地意识到，开展有机光导鼓相关应用基础研究的重要性。中科院高技术产业局向化学所提供经费10万元，启动有机光导鼓的研发。杨联明回忆，这些工作让研究人员对有机光导鼓的了解、认知和掌握达到了新的水平，具备了制备原理性器件的能力。

　　事实上，更加基础的研究可以追溯到50年前。化学所在国内率先开展有机信息记录材料领域的攻关，培养组织了一支站立在科学前沿的“执牛耳”队伍。

　　产业化取得初步成功后，科学探索的脚步也没有停止。2005年，杨联明团队将其在合成化学研究中取得的“镍催化乌尔曼反应”新方法及时推向有机光电材料的实用化合成中，较大幅度降低了生产成本。至今这一技术仍在沿用。

　　近十年来，杨联明团队持续开展相关新材料、新产品及新技术的研发与应用工作，聚焦有机光导鼓和墨粉制备技术攻关，积累了一大批先进原创技术。

　　化学所党委书记范青华告诉《中国科学报》：“作为一家始终定位为基础研究的研究所，面向应用问题部署基础研究已经成为化学所的优良传统。而作为代表性基础研究团队之一，杨联明团队甘坐冷板凳，专注做好一件事，在应用基础研究方面厚积薄发，是产学研合作的典范。”

　　到“生产”中去

　　20世纪90年代的“八五”“九五”期间，有机光导鼓技术连续两次被列入国家“863”计划项目。

　　作为有机合成专家的杨联明正是在“863”计划结束的前一年加入团队，肩负起将研发技术成果转化成工业化应用的艰巨重任。“从功能导向的材料设计、选择到原理器件，每一个环节都是全新的挑战。”他告诉《中国科学报》。

　　有机光导鼓技术从“科学”中来，下一个任务是到“生产”中去。“九五”期间，“863”计划部署重大项目支持有机光导鼓技术产业化，成为摆在科学家面前的新题目。1995年前后，有机光导鼓的产业化工作遭遇了第一次失败。当时，化学所计划与江苏常熟一家半导体器件厂合作开展年产10万支生产线的工程，但在放大生产线的设计和建造方面遇到诸多难题，工程进展缓慢。

　　“从实验室中1克材料的合成、几毫升配液的小面积涂布到工业级的百公斤材料制备、几十升涂布液每天几千支产品生产，是完全不同的概念。”杨联明感叹道，“我们当时连生产线是啥样都不知道。”

　　正是这次经历让团队认识到，以“交钥匙工程”来建设生产线是不可能的，实现成果转化必须在正确选择合作企业的基础上，由双方一起攻克工程化难题。最终，化学所联手中国船舶重工集团所属企业邯郸汉光机械厂，共同推进有机光导鼓的产业化。

　　2000年11月，我国第一条有机光导鼓自动化生产线建成，年产能力60万支，实现有机光导鼓的国产化和产业化，填补了国内相关产业空白。其间，化学所科研人员一直坚持在一线，和公司工程技术人员密切合作攻关，共计进行了30多批次、百余种组合方案的生产试验。

　　杨联明很欣慰，有机光导鼓国产化的成功，打破进口产品长期高价格、高垄断利润的局面，逐步形成了国内企业与国外企业竞争的局面。目前，中船汉光有机光导鼓产销量位居全球通用市场前三位，占国内市场份额超过三分之一；墨粉销量位居全球通用市场第一位，占国内市场份额的一半以上。

　　“沃土”促“转化”

　　“赶上了好时候。”回首过去30年，这是杨联明最深的感慨。

　　近年来，全社会形成创新驱动发展的强大氛围，一系列政策工具为科研成果转移转化提供了一片“沃土”。

　　2015年10月，国务院修订《促进科技成果转化法》。随后，各部委推出一系列强有力的措施落实修订后的成果转化法，规定“通过转让或许可取得的净收入及作价投资获得的股份或出资比例，应提取不低于50%用于奖励，对研发和成果转化作出主要贡献人员的奖励份额不低于奖励总额的50%”。

　　“这两个50%的措施，极大地激励了科研人员和管理人员积极投入科研成果转化工作。”化学所科研成果转移转化办公室主任张建伟告诉《中国科学报》。

　　他还注意到，如今的科研成果转移转化越来越需要团队作战。科研人员对市场的了解有限，对科研成果的市场估值往往把握不准，在与企业谈判时可能处于劣势，专业技术经纪团队应运而生。

　　化学所现行规定中提到，科研成果转化现金收益不低于50%用于奖励科研团队，一定比例用于奖励管理团队；股权奖励最高可达70%。在这一政策“沃土”激励下，化学所培育了多家高科技企业。最近，参股企业深圳瑞华泰薄膜科技股份有限公司科创板IPO成功过会。

　　作为科研管理者，范青华则强调，我们要让科学家“富起来”过体面生活，同时更要提倡科学家专注事业、有创新为民的奉献精神。（甘晓 通讯员 李丹）