在中国新型显示产业的发展版图中,有一段颇具传奇色彩的科研故事。自2007年起,一位科学家往返于合肥与上海之间,专注攻克电子显示屏最核心、也最难突破的材料——高分子薄膜。为了这项关键技术,他坚持了整整20年。

中国科大团队在上海同步辐射光源实验线站工作。新华社发(资料照片)
20年后,中国科学技术大学国家同步辐射实验室党委书记李良彬带领团队,成功突破了TAC光学膜、PVA光学膜和PET光学膜三大薄膜制备技术。正是这“三膜”的关键突破,打破了日本企业在相关领域的长期垄断,推动我国新型显示产业从跟跑迈向领跑。而支撑这一成果的幕后功臣,正是合肥光源与上海光源这两大“国之重器”的协同攻关。
作为一名长期往返于合肥和上海之间的科学家,李良彬对长三角的“时空距离”有着深刻体会。2010年高铁开通前,从合肥到上海往往需要整整一天;如今单程仅需两小时,当天即可往返。这种物理空间的压缩,也正是两大光源协同创新的生动缩影。在他看来,正在酝酿组建的长三角重大科技基础设施联盟,将进一步推动上海光源、合肥光源以及在建的合肥先进光源形成更强合力,为产业关键核心技术攻关提供坚实支撑。
今年,长三角三省一市相关部门正协同推进重大科技基础设施集群建设,促进科技资源开放共享和高效流动。在众多大科学装置中,合肥光源和上海光源堪称“黄金搭档”。二者同属同步辐射光源,却各有优势:合肥光源属于低能区第二代光源,擅长探测碳、氧、氮等轻元素,重点服务真空紫外和软X射线波段的微观结构分析;上海光源则是中能区第三代光源,覆盖软硬X射线光谱范围,更适合重元素表征以及高端材料、生命科学、能源等领域的高精度探测。一个侧重“轻元素”,一个擅长“重元素”,互补性十分突出。
李良彬可以说是这两大光源最早的“用户”之一。2007年,上海光源一期工程尚未竣工验收,他便开始使用BL16B1 X射线小角散射光束线站。随后,随着光源1.5期和二期工程陆续建成,他又相继用上了BL19U2和BL10U1线站。这些线站发出的X射线亮度持续提升,其中BL10U1线站的光通量比BL16B1高出整整两个数量级。这样的提升,为团队在真实薄膜加工条件下研究结构演化提供了前所未有的强大工具。
在实验最繁忙的时候,中国科大团队直接住在上海光源园区内,距离线站仅一步之遥。许多实验持续时间长达一天甚至更久,他们通常采取两班倒方式接力推进:一组完成后休息,另一组无缝衔接,极大提升了实验效率。这种近乎“打地铺”式的科研模式,背后是对关键科学问题的持续攻坚。
在团队研究中,两大光源“分工协作”的优势体现得非常明显。在合肥光源,他们利用红外吸收谱和软X射线技术,探测高分子薄膜的电子结构;而在上海光源,则重点模拟薄膜加工的真实过程,为产品制造路线绘制更精准的“导航图”。
高分子薄膜的加热和拉伸工艺通常只持续几秒,但其中蕴含的技术门槛极高。李良彬曾解释,加热温度如何设定、拉伸速度多快、采用什么样的拉伸方式,都会直接影响最终产品的良率和性能。在上海光源,他们开展的X射线散射实验,等于为薄膜加工过程拍摄“高帧率视频”——每秒可记录1万张图像。借助这一能力,团队能够清晰观察材料微观结构在加工过程中如何演变。
尤为重要的是,中国科大团队在上海光源进行了大量原位实验。所谓原位实验,就是在研究对象真实加工或服役状态下同步开展观测,尽可能减少数据失真。团队用于模拟高分子薄膜加工的实验装置,完全按照生产设备1:1复制而成;其中部分大型装置重达几吨甚至十几吨,需要吊装上卡车,从合肥专程运往上海。团队表示,像薄膜流延、双向拉伸这类原位实验,目前全球范围内尚无其他科研团队做到过,具有真正的世界领先水平。
展望未来,李良彬对两大光源的协同发展寄予更高期待。在他看来,沪皖两地光源不仅要实现数据共享,为用户提供系统化解决方案,还要在服务高校院所的基础上,主动拓展产业界用户群体。让更多企业认识光源、用好光源,在同步辐射光的支撑下释放新质生产力——这或许正是长三角科技基础设施集群建设中最值得期待的成果之一。
