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汪茫首次接触“有机半导体”是在1986年。当时,广东湛江的一家复印机厂找上门来,请求浙江大学帮助研制复印机的核心部件——有机光导鼓。
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“这家企业引进了日本佳能的生产线,进行复印机的散件组装。其中,这个有机光导鼓只能从日本购买,价格非常昂贵。他们希望我们能研制替代品。”汪茫回忆说,当时复印科学与工程技术学会的理事长是浙江大学44级毕业的校友,他向这家企业推荐浙江大学来进行技术攻关。
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上世纪80年代中期,国内高分子化学正在寻找新的方向。此前,汪茫一直跟随杨士林先生从事高分子化学的教学与科研工作。“杨先生拍板接下了这个‘硬骨头’。他认为这个项目虽然很难,但研究成功可以替代进口,具有非常大的实际应用价值。更重要的是,在有机光导机制的理论研究上具有很大的空间。”
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任务接下来后,汪茫做的第一件事是去了解:“什么叫光导?”“我们不懂,没有这方面的基础。”汪茫说,这时候,学校多学科的优势起到很大的作用。“我跑去请教物理系、光仪系、信电系的老师,再加上我自己在化学合成方面的基础,很快就弄明白了。”
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开始是仿制,把日本的产品拿过来,拆开,进行剖析。“日本人号称这个东西是剖析不了的,我们只用了三个月就给它剖析得清清楚楚了。”但当汪茫把这个技术提供给厂方时,厂方却拒绝了,因为这个产品在日本已经淘汰,他们要求开发新的。“这给我们一个启示,不能跟着人家屁股后面走,我们必须创新,搞出自己的东西。”
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1987年,汪茫带领课题组开始进行酞菁类有机半导体的研究。当时,国外已经对酞菁进行了相当深入的研究,但国内因为测试设备缺乏,研究比较困难。“在国外,酞菁铁的研究基本上是被否定了。但因为它便宜,我们还是想试一试,看能不能提高它的性能。”
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但是,在实验室的研究始终没有突破性的进展。“我们改变了各种条件去实验,性能也有了,但仍然很差。”汪茫回忆说,就在实验已经做不下去的时候,一个学生不经意的一句话,拓展了他的思路。这个同学问:“我们能不能搞复合材料?”
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“这是一个非常大胆的设想,也是一个观念上的创新。”汪茫说,传统半导体材料要求纯,即使是掺杂,也只有万分之几的比例。搞复合,要50%、25%的比例加入,简直就是对传统观念的一种颠覆。
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在汪茫的指导下,酞菁铁和酞菁铜的复合试验取得成功,新材料的性能有了数量级的提高。随后,课题组对新材料从结构上进行了理论分析,发现了酞菁类复合光电导材料的协同增强效应,建立了有机半导体材料的“电荷逐步转移”理论模型,从而揭示了有机半导体材料光电导过程的机制。
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1989年,在日本东京举行的“电摄影”国际会议上,杨士林代表浙江大学宣读了课题组的研究成果。1990年,成果在日本《电子写真》杂志正式发表,这是国际上首篇研究有机复合半导体材料的论文。1992年,日本开始跟着研制酞菁类有机复合半导体材料。1995年,该成果获国家教委科技进步三等奖。
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“搞创新会碰到很多困难。特别是原始创新,即使出成果了,也未必能得到认可。”汪茫回忆说,1992年,他把“酞菁固体中的电子过程”这篇论文投给《中国科学》杂志,快两年了都没有音讯。他到北京去打听,编辑说这方面的研究国内外还未见报道,实在没有把握。后来,他们总算同意发表,但是要先发外文版。“他们实际上想听听国际学术界的反应。如果这个研究站不住脚,肯定会招来一片骂声。”汪茫说,“但我们不搞创新肯定不行。”结果是论文很快在《中国科学》的外文版和中文版相继登载。
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1989年,“酞菁类光导共混复合材料的研究”被列入国家自然科学基金面上项目;1994年,“有机光电材料的基础研究”被列入国家自然科学基金重点项目;1998年,“有机半导体复合光功能材料与器件的基础性研究”被列入国家自然科学基金重大项目……现在,由浙江大学前校长杨士林和汪茫在1986年创建的有机半导体研究室已经成为我国有机半导体材料与光电功能器件研究与开发的核心单位之一。以国家杰出青年科学基金获得者陈红征教授等青年博士为主体的优秀研究群体,正在继续领跑国内有机复合半导体方向的研究。
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(作者:高楚清)
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参考文献
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1.杨启基、程百有.忠诚人民的教育事业的阙端麟教授,浙江大学校友,2000.
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2.刘炳胜.叶志镇教授的创新情结,科技日报,2006-02-23.
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经典浙大 化工过程机械学科 从传统学科迈向高端科技
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【重点学科名片】
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浙江大学化工过程机械学科是目前我国化工过程机械学科唯一的国家重点学科,国内最早成立的化机学科之一,国内最早招收硕士研究生单位之一,国内最早获得博士学位授予权单位之一和国内最早设立博士后流动站单位。由化工、机械、力学、材料、控制等“多学科交叉”而成,是“211工程”和科技创新平台重点建设的学科。目前,本学科已形成过程装备瞬态技术、先进能源装备与安全技术、过程装备数字化设计技术、过程装备节能与环保技术、过程流体机械等五个特色鲜明、具有国际竞争力的研究方向。在解决国民经济建设和国防安全的若干重大问题中发挥了关键作用,曾获国家自然科学奖1项、国家发明奖3项、国家科技进步奖3项、30多项省部级科技进步奖和20多项国家发明专利,出版专著40余部。近5年来,219篇论文被SCI、EI、ISTP收录,在国内核心期刊发表论文297篇。本学科为我国培养了绝大多数化工过程机械博士后,毕业生供需比超过1比8。
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20世纪50—60年代,以压力容器为中心开展科学研究。20世纪70—90年代,以高压、高速、高效和安全为目标,开展压力容器、旋转机械、单元操作设备和断裂力学在化工设备中的应用研究。获国家发明奖的绕带式压力容器为我国化肥行业的发展做出了重大贡献。获国家发明奖的螺旋板蜂窝夹套结束了大型发酵罐单靠进口的历史,在啤酒行业中市场占有额达到80%,为行业技术改造起到了关键作用。获国家科技进步奖的超低比转速高扬程离心泵大量替代了昂贵的进口产品。获国家发明奖的全速动平衡方法为我国碟片分离机占领国际市场做出了重大贡献。获浙江省科技进步奖的“超高速破坏试验台”在发展化工高速旋转机械中发挥了关键作用,并为国家重点军工“052”工程保障技术提供了超高速试验系统。
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20世纪90年代至目前,以过程装备创新设计、故障诊断和智能控制、失效分析和预防为重点。在高压技术和设备、过程装备数字化、高速旋转机械、特种流体机械、过程装备节能和环保技术等方面的研究已形成鲜明特色。
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在能源领域,为我国首座站内制氢加氢站研制了世界最大的高压储氢容器,并在国际上首次实现了安全状态的远程在线监控;发明的特种热法磷酸反应塔,余热回收率超过50%,节能效果显著,获得广泛推广。在安全领域,提出了水网地区软土环境长输油气管道安全评价方法。在水资源领域,发明了利用海洋温差能进行海水淡化的新工艺及装置。在软件方面,开发了总体技术达到国际先进水平锅炉热力计算软件。
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从工程实际应用中开展断裂力学研究
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