武汉留美博士发现新材料 或引手机触摸屏革新(图)

张磊

　　不走寻常路发现新材料

　　“英语里喜欢说Thinking outside the box，很多时候，解决问题需要独辟蹊径，不走寻常路。”在硅谷工作的两年里，张磊认识到：“改良”和“改进”成本比较小，失败可能性小，但是提高却往往有限。而创新式的“改革”正是学校可以做的，学校有经费有人才，而且科研人员拥有的灵活度更大。

　　2012年夏天，张磊放弃前景光明的事业，选择了重新回到校园，到材料方向久负盛名的宾州州立大学攻读材料工程博士学位。公司董事会主席、美国电子电气工程师协会院士阿肖克·辛哈博士，和公司中国区总裁，国家“千人计划”专家赖磊平博士再三挽留。但是他们听了张磊的想法后，都表示支持，同时给予其丰厚的股权奖励。

　　重回学校的张磊，把研究目标放在了透明导电薄膜上。“在以前的工作中，透明导电薄膜在高效能太阳能电池产品成本中占了极大的比重。我们花了很大力气改良铟锡氧化物材料，效果有限，而目前潜在的替代材料在性能和工业生产可行性上还有差距。”张磊说，“特别是，透明导电材料最大的应用是平板显示，大屏手机成了如今市场的主导，但目前的手机屏幕，比如苹果手机的触摸屏模块占据了40%的生产成本。手机屏幕使用的材料主要是铟锡氧化物，铟矿不易开采，价格高于金属银，售价大约是每公斤750美元。未来智能手机和平板显示器因为大尺寸效应，还会变得越来越昂贵。同时，大尺寸平板电视也需要更导电的材料，而便携设备需要更透光的材料。铟锡类氧化物材料已经被研究了60年，性能提升空间也非常有限。”

　　什么样的材料才能实现导电性能更强透明度更高呢？张磊打破常规，大胆尝试新的材料。传统的科研人员认为，设计透明导电薄膜，要从“玻璃”材料（宽禁带半导体，比如铟锡类氧化物）出发，进行“掺杂”加入电子让它导电。张磊却琢磨：能不能有一种金属，从良导体出发，让它变得透明呢？但这一观点在早期却被很多人质疑和否定。但张磊顶住压力，一开始就将寻找的材料锁定在强关联金属上。强关联金属在研究人员的传统观念中，主要是用来研究电磁材料和高温超导体的，从来没有人尝试将其用于透明导电薄膜。

　　在研究过程中，张磊每天会在实验室待上10个小时以上。有时因为实验过程中专注和兴奋，也渐渐忘了时间，不经意“熬”了通宵。张磊所在的学校凌晨2至4点不让停车，在2014年夏天，张磊曾为此收到学校的4张停车罚单。随后，导师破例为他向学校后勤部门申请了24小时停车牌。

　　功夫不负有心人，在2014年底，张磊终于合成了钒酸锶（钙）这种新的材料。“钒的售价为大约是每公斤25美元，而钙锶比钒更为廉价。”该项研究成果可以使大屏幕显示器、智能窗、触摸屏和太阳能电池更加高效和廉价。

　　展望未来科研之路：一切才刚刚开始

　　从入校开始，张磊很多时间都花在实验室中，很少休息。俗话说 “光说不练假把式，光练不说傻把式”。张磊认为，早期的科研过程中，往往会遇到很多失败，所以保持良好的心态和导师、同事之间的良好沟通非常重要。这也是得益于他在公司里工作的习惯。他说：“我目前研究的成功得益于有个好导师。总结失败的教训和与导师包括同学的沟通，是和做实验同等重要的事情。”

　　张磊说，他的科研之路和绝大部分的科研学者不太一样。“我接受采访是有一些犹豫的。我的湖北同学中已有不少是知名大学的教授或者是国家‘千人计划’专家了。我只是觉得可以和听惯了‘学霸’故事的读者，特别是对科研感兴趣的朋友，分享一点我自己的科研历程，找到一条适合自己的道路，坚持走下去。”张磊说。

　　“我的科研之路才刚刚开始”，张磊表示，自己的目标是做一名高校的老师，做有影响力的科研。他曾经和宾州州立大学材料工程系主任加里·梅辛教授请教过，知名高校的材料系会怎么样录取教职申请者？梅辛教授的回答是“申请者的阅历、经历、潜力和独立工作的能力，比有影响力的论文更重要”。张磊说：“我会尽量在这个方面努力，我也希望未来能更好地结合科学研究和实际技术需求，促进产学研的共同发展。”