嘉宾对话：颠覆我们世界的材料

　　新浪科技讯 10月29日上午消息，2017未来科学大奖颁奖典礼暨未来论坛年会在京举办。在研讨会九的对话环节，主持人陈刚和嘉宾崔屹，杨培东，周郁，江雷进行了精彩的对话。


嘉宾现场对话

　　陈刚：大家早上好，刚刚我们已经看到两位大咖怎么改变世界，颠覆世界的材料和技术，今天，我们非常有幸请到四位嘉宾，崔屹教授和杨培东教授，另外是我们江雷和周郁教授。我自己简单介绍一下，我是陈刚，美国麻省理工机械系的系主任，一听的话我肯定和材料没有关系，我在这里可以做一个很公正的裁判。但是就是说实际上现在材料的研究是非常跨学科的，虽然我自己跟材料没有关系。因此我也做一点和材料有关的，我自己的研究是在纳米，用在能源和环境方面的。比如说做温差发电材料，半导体材料，也做塑料方面的材料。但今天我想我们主题是颠覆世界的材料，是吧？因此就是说我首先给大家简单的介绍一下我们这几位嘉宾，因为刚才大家也听到了，是吧？周郁教授是普林斯顿大学约瑟夫?埃尔金讲席教授，大家也看到了他的150个专利，大家看到了他三个公司的创始人。杨培东教授是伯克利化学系的S.K。/Angela Chan特聘教授，也是材料教授，他也创立了三个公司，有很多的专利。是美国科学院的院士，也是美国艺术科学院的院士。那么，江雷教授刚刚，我看到他就想到了陈佩斯，只是他比陈佩斯聪明多了。他是中科院化学所，现在是理化技术院所，中国科学院院士，美国工程院外籍院士。崔屹教授是2004年被评为世界顶尖发明家，现在是斯坦福的材料系教授，拥有40多个专利，也开了三个公司，因此就是说我们这些教授都是真正的在改变世界，他们创造的材料，有可能颠覆世界。

　　因为今天我是主持人，我就先抛砖引玉，讲一下咱们材料，如果我们去看历史上，因为历史是一面镜子，我们看人类历史，哪些材料真正的改变了世界。大家想一想，我们所有人类都是和材料有关的，最开始的材料是什么，石头，石器时代，然后我们有铜器时代，铁器时代，但是我们最后就进入了蒸汽机时代，信息时代，是吧？因此就是说，如果开始来看的话，石器时代，铜器时代，铁器时代，是人类征服，相互打仗，开始打动物，然后自己打，比谁的武器硬，就能征服。这是一个很残酷的人类历史。但是，就是说到了蒸汽机的话，到了我们现代，大家开的汽车，都是跟钢铁、金属有关的，同时，人的发展，在工业时代，蒸汽机，我们钢筋水利这些都是非常重要的，还有石油。那么还要看人类自身的健康，人类自身的生命的延续的话，比如说农业的，化肥，再到我们最后越来越多的塑料，软材料这个方面，也是说真正颠覆世界的，因此就是说我们历史上已经有非常多的例子，今天我们想请四位大咖谈谈未来，什么样的材料可以是有类似的作用，颠覆人类。

　　我就看看，先把这个问题提出来，但是我们同时我想也请我们先走一遍，因为我刚刚的介绍非常简单，我们请最年轻的崔屹你来介绍一下自己，因为他已经讲了，今天的观众可能有一些不一样。

　　崔屹：好的，谢谢陈刚教授。谢谢大家，我是崔屹，在斯坦福大学，到美国留学以后在哈佛读了，后来12年前到了斯坦福，这12年主要在做材料的研究，特别是纳米材料。想把过去二十年发展的纳米材料的很多想法，怎么样能够解决实际的重要的应用问题。特别是在能源和环境上，有几个研究方向，包括了怎么样能够做出来更高能量密度的锂电池，做能源存储，还有怎么样的能够想到，能够节省能源，昨天讲了一个智能物料的概念。对环境上像雾霾的处理和水里面重金属的去除有机物，江老师讲了表面活性剂，全世界用得太多，怎么样去除有机物，这个上面在做新的技术研究。但是，最终都归结到了材料上，利用材料的特性把要做的问题，解决了。我就先简单介绍到这里，一会儿我们还有更多讨论的可能。

　　陈刚：请杨培东教授自我介绍一下。

　　杨培东：大家好，我叫杨培东，伯克利化学系，我到伯克利二十年了，一直做纳米材料的应用，最近十年中一直关注的事情是做人工光合作用，怎样把太阳能转化成太阳能储存起来，过去的确慢慢把这件事做起来了，像我们刚才江雷老师说的，我们需要学习自然，超越自然，我们做人工光合作用，也就是这么一个过程。我们是在学习大自然界中的光合作用。然后现在效率应该比自然界还高。所以这个技术我想将来能够大规模应用的话，有一定程度上可以颠覆世界。

　　陈刚：我想刚才崔屹和杨培东已经做了自我介绍，大家对大家的工作可能有所了解，大家已经进入正题，有没有哪一位想来谈谈以后什么样的材料可以来颠覆世界。

　　周郁：我先讲两句，就像我PPT上说的一样，我认为在20世纪之前，主要材料发展都是靠新原料，铁或者是半导体，但是从20世纪以来，就开始有变化了。我认为21世纪主要的新材料不是在于改变这个材料的成分，而是改变了材料的形状或者是说它的分布。我觉得这个是将来的最大方向，刚才江老师也举了一个例子，我工作又具体，实际上将来的，现在你们很多的手机里面的东西，实际上都是用复合材料，人工材料，就是说自然界没有，你可以人工想象出来，这是第一点。第二点我觉得在座的人，绝对不要把今天听到的东西所吓到，因为世界实际上是很多东西还没有被发明，原因是这样，世界上只有几个方程，但是，世界是千变万化，原因是什么？原因是不同的（英文），比如说今天江雷老师举的例子，一个是我举的例子，很简单的原理，最小能量。最小能量是跟（英文）是有关系的。比如说我做控制液体形状，没有这个话题的时候，最低的是圆的，一个PLATE的时候，升上去就不是了，所以我要鼓励大家在座的，要敢想，通常可能是错的，对的话，也是在某种情况下是对的。如果你发现新的不同的（英文），它是错的。

　　所以我觉得世界要想变得更加美好的话，需要大家一起来推动，来进行突破和创新。谢谢。

　　杨培东：过去几十年，一百年当中，过去的工业化以后的信息产品都是基于硅半导体，元素周期表里面一个很重要的元素是碳的，我们很多的复合材料，像飞机上面的符合材料，生命科学中碳也是非常重要的元素了，我想应该在新的世纪里头什么样的材料是我们所说的能够改变世界，颠覆世界。像周老师说的复合体系，我想在所有的复合体系也好，软材料也好。大家从前面两个话题和昨天早上讲的纳米材料，我想在这个世纪里头，纳米材料应该是能够称得上是真正颠覆世界的，应该说接下来的五十年，一百年中大家可以看到纳米材料慢慢的在改变我们的世界。基本上每天无时无刻的在用这个纳米材料。这里头当然涉及到了方方面面，从我们昨天谈的能源方面的东西跟今天谈到的这两个制造和界面上面的，应该说在能源和环境，然后加上跟生物界面，现在大家经常能够看到的像柔性电子和人脑的界面，无时无刻的，这里面都是纳米材料，所以我的感觉是说，应该说纳米材料是当之无愧的，应该是我们可以认为他是渐渐的改变我们的世界，真正这应该是经过过去三四十年的工作以后的确在慢慢颠覆我们的世界。

　　崔屹：我补充一下培东，非常同意，你看过去陈刚老师说到我们过去的几千年，从材料的进步，周郁老师也说了，我们从石器到铜器，铁器，半导体和高分子等等，总是在变换周期表里面的元素。可是过去二十，三十年，大概这个时间，是把材料，同样的组分的吃度有所变化，产生了新的性质，可以在电学上有不一样了，光学上面有不一样的及化学反应特性上有不一样的，力学上也有不一样的。然后怎么样制造，怎么样生产，也有不一样的。所有这些的组合，加在一起让在同样一个元素周期表范围内不用发现新的元素。我们也可以产生新的性质。所以我非常同意刚才杨教授说的往下五十年，一百年我们要做的，过去的三十年的积累可能是科学阶段的。但是现在慢慢可以看到工程阶段的积累了。像周郁老师讲的例子，是很好的例子了。江雷老师讲的界面的浸润现象，这两个方面的例子。这个影响非常深远，昨天在我的报告里面，我提到了一些例子，我怎么样储存更多的能量，让电动汽车跑一千公里，这里面就涉及到了材料，需要有纳米材料，克服体积碰撞和破裂等等问题。还有昨天讨论的智能衣服，夏天穿上衣服可以冷却身体，里面也用到了纳米孔的概念，怎么样调控光子的通过，红外线和可见光的通过，往下会有很多的例子，材料尺度的调控和比较复杂程度的相互结合，这些颗粒线装，管装材料的相互排布，能创造出新的超材料的性质，往下几十年，有的探索。我就简单的跟大家分享一下。

　　江雷：我作为一个补充发言，我认为纳米技术可以改变未来，产生颠覆技术的趋势是必然的，这个时代已经到来了。刚才周老师提到了微加工技术，以及我讲到的资源、能源，环境，信息等这个方向，淡水的采集，如何获取更多的淡水。如何产生新的绿色能源，就是能差发电技术，如何把人类排放的有机化学物质在表面活性剂和农药，最大限度的降低，还有柔性电子的有机光点工程的微加工技术，这个都会改变人类生活，但是我现在提一件事是什么呢？刚才我和周老师报告里面没有提到的。就是纳米技术和基因技术的结合产生了什么呢？就是活材料。这个活材料改变世界的，两种方式，一个是我们日常生活用的各种东西，用基因来表达进行组装和生产。在组织工程上，举个例子是牙齿，你的牙齿掉了，拔了之后，你很悲惨的。你放一个假牙或者是种植牙，但是那个种的不是真正种。而是植，种是你给了一个干细胞之后，用基因把它点活之后，就自己长出一颗牙来，这是种，种是这样的一个道理。当然，这不是一个牙的问题了，还有你的关节坏了，骨头有问题了，咱们可以拿出来一个干细胞长出来一个，放进去。到了软的东西，器官啊，你的肝啊，心啊，你想说，这一天，总会到来，革命性的，你想长生不老嘛，换吗？这是基因时代。

　　三十年前我们信息时代，第三次浪潮，我们觉得不可能，离我们太远了，我们已经进入了信息时代的高潮。下一个是什么，是纳米科技和基因工程的时代了。知道吗？华大基因在我创建伯克大的基础学院，全面干这件事。还有什么呢？我不是说牙、骨头、肝脏了，我要一个茶杯，扔里面，碳酸钙，表面活性剂什么的，涨出来了，像长一个贝壳一样，它长贝壳，我长茶杯或者是椅子，根本不用3D打印了，我长一个房子来，就是这样的，你看贝壳屋，是吧？我只是放大而已，还有容器大小问题。我不是开玩笑的。未来就是这样的，颠覆，肯定是颠覆了。

　　陈刚：谢谢，我们江教授，特别是给现在坐的年轻人提出了新的挑战，怎么样的把东西给涨出来，做出来。是吧？这个也是一个，实际上现在我们从信息时代，进一步的向智能时代转换，是吧？人类刚才也讲到了，我们做的很多的（副了来则 音），做农业这些帮助人类生存，下一步是更多的和人体有关的，和我们大脑有关的一些软组织，软材料。那么，就是说我想进一步的问一下，在这个方面，大家目前在研究的东西里有没有颠覆性的，可能是进入真正的和人有很好的组合，刚刚已经讲到的，比如说（英文）。我们很多还是工程师，完全是人造的和能长的，怎么结合起来，大家有没有什么看法。

　　周郁：我觉得这个例子非常好，生物里面的（英文），就是纳米材料里面的制造技术，以前过去要改变的时候，效率非常低。（亏四破 音）把这个效率提高了很多很多的数量级。所以，我再次强调说你要做新材料的时候，如果你能够发明一个新的制造技术，能够把制造成本降低十倍的话，这是一个革命。这是过去英特尔的总裁说的，你要造一个技术可以提高效率或者是降低成本，把一个数量级十倍，这个革命就要发生。他写这个的时候，他告诉别的CEO说要关注什么新东西会出来，要我改变世界。十倍很重要。第二点是材料和现在社会上所有的科学，我们可以充分的利用其他的信息的发展，因为在19世纪的时候，信息在欧洲要通过十年以后才传到，或者是五六年才传到别的地方。现在信息一做好，马上世界上任何地方都知道了，我觉得这是对将来发明新东西的一个很重要的方面。

　　杨培东：刚才江雷老师提到了软材料，自组装，怎么样长出来这个材料，这个是我们所有材料人的梦想。这么多年来有这样那样成功的例子。

　　我给大家讲一个例子，因为昨天在我讲那个人工光合作用的时候，没有具体说到这件事，涉及到刚才陈刚老师所说的人造材料和我们的生物体之间的界面，这个界面实际上很有意思，这里面有自组装而形成的功能。给大家说这样一个例子，就是说我们做的，比如说作为一些现在在做半导体和微生物的界面。我们通常所说的要长，长材料，那么我们现在最近在做的一件事是说有一些微生物，实际上很多的时候没有这样的那样的功能，但是我们在一些微生物，我们给它喂一些化学品以后能够有这样那样的功能，我们会给它喂一些离子，这些微生物自己就能够长，通常我们所说的量子点，这是纳米科技的第一个东西。

　　现在这些微生物，我们只要给它一些离子，他就自己长量子点，它就突然有了光合作用的功能，效果还蛮高，这是人造材料和微生物，和有生命的那个个体的一个界面所产生出来的这么一件事，这完全是一个自组装的过程。通常我们说的长材料是我们的学生在实验室里做这件事，现在是我们完全可以动用自然界里面的事情，有一些微生物，比如说我们通常所说的，提高他的转换效率。比如说我们把二氧化碳固定下来，转换成化学能，某种程度上是一个催化剂了。它有的时候，比如说我们给微生物喂一点，之前涉及到了基因的，微生物可以适应化学环境的变化，甲醇对它来说是酒了，几代以后，这些微生物能够做二氧化碳，给它喝酒以后，但是要几代，微生物也要重复，它儿子的儿子的儿子，突然做固定CO2的功能，能够长六到七倍，我们充分的利用，这里面有基因的转化，因为环境变化以后，基因也变化了。所以这是一个人造材料跟自然界的微生物之间的界面，也是奥妙无穷的，这里面或许能够解决江雷老师所说的，自然样长这个材料，然后有非常新的功能。

　　陈刚：因为我们还有十几分钟，我们的观众里面肯定有人非常想问一些问题，要挑战我们这些权威，我希望有挑战性的，因此大家开始不管是什么，只要能问就行，我们听众里面有没有问题。

　　提问：五位老师好，我是来自中国科学院长城高新所的，我想问一个问题，现在我们讲科学技术，我们也知道经济发展离不开科学技术的进步，科学技术和我们的经济发展如何使科学技术更好的转换成生产力，如何使科技成果更好的进行成功转化，这个方面几位老师有什么好的建议。

　　江雷：这个问题提得非常好，这个录像可以给习主席发过去啊！为什么呢？中国需要历次改革，就是科技体制改革，就像邓小平先生做的农业改革，包产到户，责任到人，解放了农民。现在，需要解放科学家。现在的研究所和大学就是原来的生产队。严重的束缚了科学技术发展，如何解放，让科学家随便的去办公司。办了公司，只要产生地税，创造就业机会，你就是一个好的科学家，这是包产到户，责任到人嘛，国家控制什么呢，控制国防经济命脉产业，其他的全部放开。你可以想象一下，解放农民给中国带来了什么？你现在解放科学家能够带来什么，这是绝对性的，哪一位人大代表写一个提案交上去吧。

　　崔屹：我来补充一下，我觉得江雷讲的，我觉得这个录像也可以传给习主席，大家知道斯坦福创造了硅谷，硅谷是世界创新的中心，说白了，斯坦福做了一件最重要事情，就是解放的科学家。你爱办公司就办公司，基本没有限制，只要你正常的教学，科研还在进行，而且做得很好，只要卡住两个关口就行，是不是给你终身教授评价你一次，再评你一次，一辈子评你两次就够了，不用评那么多次，剩下的随便搞，基本上是这个，MAT也是一个模式，伯克利也是这个模式，这样的话才能够把科学技术转换成生产力，就是给科学家自由度。

　　陈刚：今天有很多话都要跟习主席说啊，我也加一句，因为我也是在东海岸的，当然大家对MAT都听说过，是吧？我觉得我们的文化，就是说我们对基础研究重视，应用也非常重视，我们的教授有各种机制，学生也有各种机制，鼓励他们把研究带向市场，我讲我们系里有一个教授，我说你有没有公司，他说十个公司。我又过一阵子，十个公司，我心里还在嘀咕，因为MAT的成活率比外面的高很多，我说你告诉你十个公司，我心里在想还剩下几个公司，五年以后，他说我现在有22个公司。然后我又问了很多投资人来我这里介绍，有一次投资人投了，告诉他有22个，他现在有25个，这种机制鼓励教授怎么样把他的研究带向市场，当然我们也有很好的机制来管理。因此我觉得中国的科技方面，就是说最需要的，就是建立这种机制，建立文化。我觉得这个话跟江老师说的有同感。谢谢大家。

　　提问：习总书记已经到我们那里看过了，我是中科院的，江老师讲得特别好，我们在管理所做产业化，过去中国是人口红利，来希望创新红利，确实需要释放科学家的生产力，这是未来三十年最大的红利，就是创新红利和制度红利，制度红利主要在科研体制机制的改革上，我们孵化了100多家企业，大部分是中科院的科学家创业，总书记也去过我们那里，也非常认可，实际上江院长刚刚说的，释放科学家生产力，国家是非常非常重视的。

　　江雷：那是属于我们未来技术学院的。

　　提问：赵所是未来技术学院的副院长，江院是院长，都是未来学院的。

　　提问：这两天很有幸听在座的四位嘉宾的学术大卡非常精彩的报告，不断学术上有很好的成果，工业界像主席说的，改造世界，颠覆世界，我是来自国家纳米科学中心的。我做了那个（英文）周教授讲的相关，所以我问一个偏技术的问题。刚刚您讲的那个纳米压印有一个关键的工艺叫做图膜，那个膜接近（英文）然后拉出来，避免带来问题，因为我知道能不能转移，图膜很难做，我想知道中科院的经验。

　　周郁：实际你做膜就是又窄又高，实际上有好几种办法可以做，一种办法是自我组装的办法，上面加一个板子，然后把膜给软化之后，自己会升上去。江院长是我们纳米中心以前做的。

　　江雷：原来我是纳米中心的首席科学家，现在不是了。

　　提问：也欢迎各位老师去纳米中心指导工作，谢谢。

　　提问：各位老师好，我是来自新华网融媒体未来研究院的，我是研究情感计算的，为什么我对材料领域非常感兴趣呢，是因为我们压力院主要做可穿戴设备，这里面会涉及到一个非常先进的材料，叫做电子皮肤，其实是斯坦福大学的包教授他们小组一直在做的，但是很可惜的是我们做产品的时候发现制造业和学术其实并不是平衡发展的，因为有的时候我们在实验室做的技术的话，他很难找到制造业的专业人士可以帮我们做成产品，我想问一下，我也知道电子皮肤在OLED的产业非常成熟了，其中也是斯坦福大学的一个博士出来创业的，叫做柔宇科技，我想问一下电子皮肤如果说我们要应用到一个消费类电子，可穿戴设备这个上面的话。他这个技术从实验室这样一个技术的难度应用到工业的时候，他的技术的瓶颈是在什么地方？我希望各位老师能够给我一个答案，谢谢。

　　崔屹：要不我来讲一下，因为包教授是我的同事，我们有很多的合作，柔宇的创始人是我们的学生，是斯坦福毕业的，以前也见过。你问这个问题，大家都在思考，他不光是电子皮肤的问题，其实实验室的技术到产业，他还是有很多的距离。比如说电子皮肤，你要做的时候，实验室可以说我要手这样，文字往上一触碰就能感觉，能知道心跳，没错，小的都可以做到但是你真正做到穿戴的时候，你需要的那个功能就多了。需要考虑的就多了。我要透气，要透汗，要舒服，而且每次都要重复性好，不是搞几下就行了，我要搞很多年，我才能大规模的生产。这一系列的问题，就会出来了。所以这个时候需要你又要回到实验室，理解了之后，最后用的时候，你需要ABCDEFG要做成，现在只做成了A和B，其他的没有搞成，怎么办？回来继续做，要来来回回的一个反馈的系统，不是一条路就通到那了，这条路要拐弯，拐很多次。最后才到终点，我想这不光是电子皮肤的材料，好多的实验室技术到产业化，都面临着共同的问题。

　　也就是说其实刚刚又回到了这个科学家创业，你要接地气，不是高高在上的发论文就完了。接地气的过程就是要把所有的参数都要考虑到，最后才创造出一个产品。

　　提问：您认为如果是实现工业化的话，您预计这个时间线在多长时间呢？

　　崔屹：我想不帮包教授预测这个时间尺度了，下一次包教授来的时候，你问他一下，具体的我也不是能预测得了。谢谢。

　　陈刚：我再补充一下，MAT最近是美国政府投了四个多亿美金，专门来做可穿戴的电子衣服，我们的教授的思路是这样，做衣服是一个集成过程，人类已经几千年学会了集成，但是和集成电路不一样，集成电路是人类先做了二极管，然后电子，再想怎么把它集成起来，它的思路是人类做衣服的话，是先学会了集成，但是我们只有一个，这个上面还没有真正的功能。他一直是在做怎么样把这个自身做得，就像是二极管，三极管，各种各样的，这是美国政府在做这个制造业的方向上，投了四个多亿，现在已经开始了。

　　最后一个问题，女士。

　　提问：谢谢几位教授，我来自与长江商学院高层管理项目的，今天听到很多科学家讲了前沿研究，我的第一个问题是说我们有一个数据是说57%的创新企业是VC资本推动的。请问材料领域，现在是不是一个合适的时间窗口，资本引入，如何助推行业的发展，这是第一个问题。

　　第二个问题就是说我们已经看到了很多企业家希望参与到科技创新的过程中，那么，相比AI，相比人工成本来说，在材料领域，哪一个细分学科是离产业最近的，或者是说我们看到最新的一些创新的商业场景。所以这一块想请教几位教授。谢谢。

　　陈刚：我先说一句，你把所有钱投到这四个领域就行了，剩下你们来说。

　　江雷：是这样的。

　　因为冰山一角已经展示给大家了，都有潜力，我们有64个变换，还没有加五行呢？你投传统产业升级这一块比较有把握，原来已经有产业了，有市场，然后给他提升，提升的本质是什么呢？这些东西比以前快，比以前小，轻，比以前便宜了。性能也要好。标准是这个。还有就是完全新的，就是我说的后面的事，是长时间。但是投资大，时间长，回报是巨大的。就是说肯定和赌场上赌钱是一样的，投入小，汇报率就低，这是原则，这两个。

　　崔屹：我再补充一点点，我过去创办了两三个公司有很多的体会，大家知道材料技术时间很长，什么时候风投砸进去，时间点还是挺重要的。有一个办法是回推法，我最要做这个东西，这个产品需要满足这么多条件，现在你的技术做到了哪，最后还有哪些问题没有解决，最后大概估算一下投多少钱能到哪，投太少的话砸不到，烧光了，VC的钱只能持续一阵子，基本上，我现在的创业想法是我要在学校做一个博士论文来解决这些非常好的科学武装，处于科学阶段的时候，不太适合，就变成公司，创业，太早。学校，研究所里继续做，到了一个成熟度，我觉得烧一些钱进去，就起来了，那个时候我在创业，这个时间点也是很重要的，现在材料科技积累了二三十年的好东西，我觉得有很多的地方可以投。陈刚说的没错，投我们五个就对了，加上他。

　　江雷：我再补充一句，就是说光靠科学家不行，你记住了，你风投，你我说给他钱，让他玩去吧！除了我们五个之外，很多的科学家都是书呆子。对吧？你光让他玩，你就惨了，必须有商业团队跟他一起操作。那么你看我们这个纺织品，就跟大企业玩是玩不转的，但是小企业做大了。对吧？就是说选择，如何选择恰如其分的市场切入点，是什么呢？商业操作团队，你光靠一个科学家，让他去做，这很难的。是吧？

　　陈刚：我想这样，我还有一个飞机要赶，我们已经过时间了，因此我们谢谢这四位大咖给我们精彩的分享。谢谢大家。