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微球小到看不见 却被“卡脖子” 江苏企业发明“种子法”突破外国垄断
2018-08-08 09:18:00  来源:新华日报  
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  江必旺博士

  中国江苏网讯 微球,一种直径比头发丝还小的现代工业基础材料,没有它,手机屏幕将无法生产,药品的药效达不到最佳效果。目前,微球大多数应用领域仍被国外企业垄断,是现在中国迈向先进制造亟待攻克的“卡脖子”核心技术。

  幸运的是,国内已经攻克部分微球应用领域核心技术——在江苏就有两家微球制造公司,分别坐落于苏州和镇江;其中的“高精尖”企业苏州纳微科技公司发明了“种子法”,打破了日本微球液晶领域和药用的技术垄断,促使进口微球价格大幅下降。

  日本微球垄断激发斗志,

  他毅然回国

  纳米微球,即纳米和微米级的球形粒子,小到一定程度之后,它的功能就会无比巨大,被称为“液晶屏的骨头,芯片的脚”。手机屏幕里,每平方毫米要用一百个微球。“间隔物微球撑起了两块玻璃面板,相当于骨架。在两块玻璃面板的缝隙里,再灌进液晶。”7月26日,国家“千人计划”专家、苏州纳微科技公司董事长江必旺博士介绍,“微球决定液晶屏的厚度和均匀性,因此所有球要大小一样。微球还得足够强韧、光滑,不含一点金属杂质,否则会影响显示质量。”

  微球另一个重要的用途,是芯片的引脚。电路常用焊锡连接,但现在的芯片太小,引脚小到看不清,导电金球就替代了焊锡。几微米直径的微球,混在绝缘胶里,构成“各向异性导电膜”。这层膜贴在芯片和主板之间,需要接脚的地方给予压力,小小金球就会在两者之间导电,这是现在微电子业标准的办法。

  但这面板中的关键材料——间隔物微球,以及导电金球,全世界只有日本一两家公司可以提供。这些材料就像芯片一样,卡住了人的脖子。江必旺说,“液晶显示屏里的微球基本上全被日本垄断了,而用在生物制药上面的微球,基本上被美国GE公司垄断了。在生物制药方面,药物的分离纯化是关键的一步,目前全世界唯一的方法就是依靠微球,但这项技术却基本上被美国GE公司垄断。”因为垄断,价格也是令人“高不可攀”。日本的微球进口价格是一公斤十几万元,而美国的进口价格则是每年上涨10%。几乎在所有现代产业的领域中,微球都占据了核心位置,虽然肉眼难见,但“地位崇高”。没有微球,食品安全检测、医疗诊断、环境监测……许多行业都会陷入窘境。

  2007年,在美国生活的江必旺参加高新技术产品展览会,当他看到了会场里液晶显示屏中所有关于微球的产品全来自日本时,一下子激发了心中的斗志,抱着“我们应该把这个垄断打破掉”的信念,江必旺带着家人回到了中国。随后江必旺成为苏州工业园区引进的最早一批从事纳米材料研究人才,带着将在美国研究成果产业化的愿望,在苏州成立公司,经过十几年研发和摸索,攻克了微球制造关键技术。“现在,我们对微球液晶、药用、诊断领域非常熟悉了,国内已经有100多家液晶屏生产商开始用苏州公司生产的微球替换日本的微球,一家欧洲制药公司也结束与日本公司十多年的合作选择了苏州的微球,且产品有效率提高了4倍。”江必旺说。

  突破老思路,

  自主创新发明“种子法”

  微球的研发成功并不是一帆风顺的。2008年,苏州的微球研发进入了关键期。“在整个液晶显示屏中,微球只占1%的成本,很多人都劝我不要做,说即使做出来了,只要质量比日本差一点,就卖不掉。我就跟我的研发团队说,我们一定要做,不做的话我们永远都会陷入日本人的困境中。”江必旺从一开始就拿出破釜沉舟的勇气。

  微球的材料是塑料或二氧化硅。制作微球,第一步,在反应液里,塑料或者硅烷变成液球,并且固化,“就好像油快速搅拌在水里,会分散成小球一样”。这样做出的微球有大有小,需要精密筛分,以保证间隔物微球和导电金球的粒径非常精确和均匀。“用一般的筛子是做不到的,因为微球每隔0.2微米是一个规格。2微米和2.2微米的两种球,要分开是极其困难的。世界上只有日本的公司可以筛分这种微球,周期长达6个月。”江必旺介绍。

  由于技术门槛极高,导电金球生产被日本的积水公司垄断。研发伊始,江必旺就意识到如果按照日本一样的技术,人的耐心和设备都不达标,如此看来,日本人路线走不通,于是他开始开发新思路,走出自己的微球制造之路。经过十多年研发,江必旺博士绕过“筛分法”,发明“种子法”。种子法是让几纳米大的塑料或者二氧化硅充当种子,在适当的化学环境下慢慢长成微球。长出来的微球个头一样大,不需要筛分,生产周期只有6天,这样的方法把日本人的技术打败了。这也是江必旺博士自己创新出来的专利技术。

  当江必旺带着他的团队拿着研发出来的微球到美国去参展时,很多美国人问他:“你是不是来自日本?”江必旺自豪地说:“我来自中国!”

  “如果没有多年的技术积累,是难以实现规模化量产的,纳微公司做了十几年,颠覆了传统的方法,才把这个材料开发出来,并卖给了全世界最顶级的色谱供应商和实验室。”江必旺自信地说道,“我当时从美国回来时,心中一直有一个信念,一定要走创新的道路,如果我们做出来的技术是国外没有,那么不管是日本、美国还是欧洲,他们都是会非常尊重我们的。”

  百亿级微球市场,

  亟需成立大研发中心

  “原来日本进口的微球价格在十几万元一公斤,现在由我们自己研发的微球只卖几万块一公斤,中国有几百个亿的液晶微球市场。”面对国内巨大的微球市场缺口,苏州微球的研发像是一场“及时雨”。

  苏州的微球不仅在液晶显示屏领域中替代了日本,还开始应用至药品、医疗诊断这两块最高端的领域。“水处理领域目前在跟德国合作中,其它领域还有食品安全监测、环境监测、血液净化等。”江必旺介绍。

  “恒瑞医药等大型医药公司原来一直依赖进口微球,国外企业每年都会上涨10%的价格,给我们国内企业造成很大的成本压力。现在公司研究出药用微球后,足够覆盖大部分国内市场,能够满足需求,现在已经做到国内药用微球领域的龙头企业。”江必旺说。

  当初为何选择落户苏州工业园区?江必旺说,当年在美国时他通过自己的师妹了解到了苏州工业园区的优惠政策,“当初落户时,苏州甚至提供了一整栋楼做保障,且免租3年”,再加上苏州又是宜居城市,容易吸引国外回来的人才,在这搞科研非常有动力。

  目前,江必旺已经拿到了江苏的领军人才计划、国家千人计划等头衔,公司还获得了江苏省成果转化基金。江必旺豪言:“既然选择做微球,就一定要做到世界第一。”

  虽然公司业务逐渐成熟,但江必旺仍然有着自己的担心。“微球市场销售缺少人才,做产业化比较困难。微球是一个没有天花板的行业,任何领域都可以进入,甚至牵涉到上万亿的产业,不止影响到一个行业;但国家目前没有成立专业的研究中心,现在微球研发仅靠公司内部技术平台,存在局限性;非常希望建设一个江苏省级甚至国家级的研发中心,为不同领域和行业做服务。”(张宣 许玉

标签:博士;旺带;研发
责编:王凰
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