公司 | 超硬核!华科创智实现纳米银线技术突破!打破关键材料“卡脖子”难题

这是一家从香港科技大学实验室技术起步的公司,因为看到内地关键材料行业被国外厂商“卡脖子”的现实,通过悉心研究替代材料技术,实现纳米银线技术的突破;并通过6年多的探索,初步探索出一条把新材料实验室技术嫁接风险投资、实现产业化市场化的“技术孵化”之路。

未来已来,“屏连万物”,希望关键材料“卡脖子”的现象一去不复返。

来   源丨21世纪经济报道(ID:jjbd21)、南方财经全媒体集团

2012年离开比亚迪之后,华科创智联合创始人兼董事长喻东旭开始了创业生涯。摸爬滚打了两年后,一个偶然机会,他结识了香港科技大学物理学系教授温维佳。一番深聊之下,两人对纳米银线商业化有了高度共识,一拍即合,在2014年9月创办了深圳市华科创智技术有限公司。

时代浪潮对个人人生轨迹的促动妙不可言。

同样是在2012年,从中科院化学所硕士毕业后,曾西平赴香港科技大学攻读博士学位。如今,身为华科创智首席技术执行官的曾西平谈起当年的行业情景记忆犹新。当时,正处在手机行业大变局的转折点,智能手机取代功能手机箭在弦上。而生产智能手机屏的关键材料ITO(氧化铟锡)很长时间里只有日本的日东和积水两家公司才能生产,市场上货紧的时候一天一个价。曾西平跟随他的导师温维佳教授在港科大读博士,主要的研究课题就是ITO的替代材料纳米银线在显示技术中的应用。2014年,温维佳团队的纳米银线材料获得国家自然科学二等奖。

在“技术+市场”的组合推动下,华科创智从最基础的银纳米线原材料的合成生产开始,目前已经实现了柔性透明电极、大尺寸电容屏和PDLC智能液晶调光膜的产业化,形成了一个相对完整的闭环。

而通过6年多的探路,华科创智也摸索出一套在技术引领下如何将新材料应用到实际中的经验。

“技术如何走出科研机构,在风险投资的推动下,实现产业化市场化,我们摸索出了一套经验。”喻东旭说,“华科创智的发展历程是粤港澳大湾区技术创新企业的一个缩影。”

喻东旭表示,未来华科创智还会在CPI(无色聚酰亚胺)、电致变色等领域进行更多的孵化。

超硬核!华科创智实现纳米银线技术突破!打破关键材料“卡脖子”难题

华科创智65、75、86英寸纳米银电容屏产品实现大批量出货。资料图片

超硬核!华科创智实现纳米银线技术突破!打破关键材料“卡脖子”难题

因应“卡脖子”:纳米银线走出象牙塔

ITO在触控手机诞生后至今都是触控屏幕材料的主流,但在很长一段时间内日本积水化学、日东电工等企业对ITO材料市场的垄断,成为中国手机厂商“卡脖子”的难题。

在2012年前后,中国市场上多次出现ITO紧张的情况。尽管市场上的触摸屏供货商都扩大了产量,但ITO薄膜的供货商数量却非常有限,而当时国际厂商以供应苹果订单为主,使得中国出现高端ITO薄膜紧缺的局面。

喻东旭对此印象深刻。在联想工作的13年里,他一直与电脑、手机等电子产品打交道;后来在比亚迪负责代工业务,也是帮诺基亚等手机品牌做OEM生产。

“当时从日本进口的ITO材料一旦断货,整个珠三角的生产线都要停工,”喻东旭说。

这同样给曾西平留下深刻印象。他表示,“我当时就在想,要是我们自己能够做材料来替代ITO,是不是就有更多的自主权,是不是有助于提升国家制造业的竞争力?”

目前,ITO的主要替代材料有金属网格和纳米银线,此外还有纳米碳管、石墨烯等。就目前市场化情况来看,金属网格和纳米银线暂居头筹。第三方机构迪显咨询的数据显示,2020年一季度中国交互大屏电容市场中,智慧黑板市占率达到95%,其中纳米银触控占据市场份额约59%,金属网格触控占据市场约41%。

曾西平当初也没想到,自己的博士研究课题最后成了创业项目。

“当时学术界都在研究,但都没有了解透彻机理是什么,我研究出了表面活性剂对纳米银线生长机理的影响。”曾西平说。

偶然机会下,喻东旭认识了温维佳,被他研究的纳米银线材料吸引,而恰巧温维佳也希望有一个具有产业背景的人将实验室的纳米银线市场化。

于是,华科创智应运而生。

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飞跃“创业死亡谷”:技术打造硬实力

 

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图 / 图虫

但要在纳米银线的市场中占据一席之地并非易事,国际中早有先行者。

成立于2004年的Cambrios是目前全球拥有最多纳米银线专利的企业,目前已获得326篇以上全球专利,是全球首家量产纳米银线并成功商用化的公司。在2018年6月,其与中国企业苏州诺菲纳米科技就纳米银相关专利完成交互许可,进一步巩固了其市场地位。

喻东旭也表示,很长一段时间内,纳米银线的市场都被Cambrios垄断,要想打破这种格局,就需要有自己的核心技术。

在总结华科创智过去几年的发展历程时,喻东旭表示,在2014年到2016年是技术从实验室孵化的阶段。

有了纳米银线的技术后,第一个难题就是如何扩大产量,为进一步的商用打下基础。喻东旭指出,材料技术能否市场化,这一步是关键,随着反应的放大,理化条件也发生了变化,一开始做3升到5升不会太难,但突破到50升的反应釜就是一个难题。

曾西平也记得在创业之初,为了扩大产量,即把纳米银线悬浮液先做到50毫升。自己常年往返于香港与深圳之间,到2015年底,经过上万次的实验,才将纳米银线商业化技术的难题攻克,进而投产。

华科创智在2016年生产了第一代纳米银墨水,直径为32-35纳米,长度在30-40微米,此后每年都实现技术的突破,到2020年的第五代纳米银墨水,直径已做到8纳米,长度达10-15微米。这大约是从头发丝百分之一的横切面,缩小到了五百分之一。

喻东旭表示,目前华科创智合成的纳米银线的平均直径小于20纳米,长度30微米,柔性透明导电膜表面电阻最低小于10Ω/sq,相较国际同行目前30直径量产标准,华科创智的纳米银线合成技术处于全球领先地位。

当然,中国企业在纳米银线领域起步较晚,发明专利不多。但喻东旭表示,公司在研发创新上后劲十足,每年研发投入占总营收的比例都超过40%,不断有新专利涌现,并在积极进行国际专利申请(PCT)。

中国国家知识产权局数据显示,截至2020年11月,华科创智通过实质审查或授权的专利已有49件。

有了技术还不够。喻东旭表示,在创业的路上,人才、资金、产品、市场,样样都是关口。6年多的时间里,公司从最初8个人的创始团队,如今已有近500人。

让喻东旭记忆尤深的是,2016年公司的资金链一度紧张,账面上只剩下几万块。好在当年有了深创投领投的A轮融资,解了燃眉之急。

从2016年起,华科创智相继获得了深创投、国科瑞华、兰石创投及大湾区基金的投资,目前投资华科创智的有23家风投,融资6个亿,获得国家及政府的资助2亿元。

2020年8月,华科创智与中信证券、大信会所、德恒律所等机构正式签订合作协议,启动IPO计划。

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探索技术孵化之路

 

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图 / 图虫

对华科创智来说,2017年是一个关键时点。经过前期小规模市场化,视源股份在2017年时推出的会议平台MAXHUB采用了华科创智的银纳米电容屏。基于该合作,市场对华科创智的产品有了更多认知。

目前华科创智已与美的、华星光电、海信在家庭人工智能设备上试水触控显示屏;

在教育领域,与希沃、鸿合、艾博德、创维等企业联合产出会议及教育触控一体机;

在商业数字显示领域,华科创智也与康佳、TCL展开深度合作。

而更广泛的应用也将展开。2018年,三星、华为和柔宇等纷纷推出折叠屏手机,至今迭代至第二代;OPPO等厂商近期也发布了一款采用OLED柔性卷轴屏的手机。更多玩家正在入局柔性屏。

“目前柔性屏手机市场还需要像苹果等头部厂商的引领。从苹果申请的一些专利可以看到,其已有采用纳米银作为方案之一。”

喻东旭认为,这也正是华科创智的机遇——在做好自己的情况下,等待市场的引爆;更在等待过程中不断完善自身的技术储备。

此外,华科创智亦展开了多方合作。喻东旭对南方财经全媒体记者表示,公司与中山大学化工学院教授张艺紧密合作,在CPI方面已有2项专利获得独家授权。

此外,在2019年6月,华科创智与华南理工大学的曹镛院士共建院士(专家)工作站,主要研究的方向是柔性OLED照明技术。

通过这些合作,喻东旭希望能够拓宽华科创智的技术路线,将更多的科研成果带出实验室。

喻东旭表示,是粤港澳大湾区成熟的资金、人才和产业的优势为像华科创智这样的硬科技企业提供了创新的土壤。

谈及未来,喻东旭说,华科创智的愿景是,成为像美国杜邦、德国巴斯夫、日本住友化学等全球知名的材料公司。

 

在物联网时代,随着5G等通讯技术的升级而普及,纳米银线迎来发展机遇。

那么,对于未来纳米银线的应用场景,华科创智的发展前景,公司董事长喻东旭有着怎样的看法呢?

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华科创智董事长喻东旭:打破关键材料“卡脖子”,大湾区是硬科技创新沃土

“随着从移动互联网时代走向物联网时代,许多过去局限在手机、平板上的应用场景将会‘无触不在’,通过采用触控屏将现在很多的场景智能化,实现万物互联。这将是纳米银线的机遇”,华科创智联合创始人兼董事长喻东旭在接受南方财经全媒体记者采访时表示。

曾先后在联想、比亚迪工作过的喻东旭,深耕PC、手机领域近20年,经历了功能手机被智能手机取代的行业大转折。其中,最具颠覆性的是ITO(氧化铟锡)材料在手机上的应用,按键被触摸屏所取代。

也正是这一时期,日本积水化学、日东电工等企业对ITO材料市场的垄断,在很长一段时间内成为对中国手机厂商“卡脖子”的难题。在2012年前后,尽管市场上的触摸屏供货商都扩大了产量,但ITO薄膜的供货商数量却非常有限,而当时国际厂商以供应苹果订单为主,使得中国出现高端ITO薄膜紧缺的局面。

“材料短板的问题给我留下了很深的印象,我也一直希望寻找其他的材料来替代ITO,解决材料‘卡脖子’的难题”,喻东旭在采访时表示,华科创智目前生产的纳米银线电容屏应用到终端,画面效果更好、触控反应更灵敏。

从实验室走向市场,喻东旭认为,华科创智6年多发展历程是粤港澳大湾区中小型新材料创新科技企业的缩影,把握着关键核心技术的华科创智在大湾区的科创沃土中成长,这也是未来大湾区的国际竞争力所在。

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图 / 图虫

纳米银线有望引领物联网时代

《南方财经》:在新基建中,纳米银线有哪些应用?

喻东旭:新基建的发展,尤其是通讯技术的发展给纳米银线等材料的应用带来了很大的变化。其实在2005年至2006年间,联想、黑莓和夏新等公司都投资了触屏手机,但受到通讯技术的制约以及触控屏材料的限制,整体的体验都不好。随着5G时代到来,其高速率、高带宽和低延时的三大特性令我们从移动互联网时代走向物联网时代。过去在3G、4G时代,很多应用场景局限在手机、平板上,现在则有很多物品也能够成为触屏互动的载体,茶几、镜子和电视机等都可以在采用触控屏之后进行交互,实现智能化。

在物联网时代,屏连万物,很多的屏幕不再只是显示屏,而是接入互联网的一个端口。智能家居、会议屏、电子黑板、车载屏幕的广泛应用,都会随着5G等通讯技术的升级而普及。

这也是纳米银线的机遇。ITO材料阻值高且易断,目前在小尺寸的触控屏上应用比较广泛,在ITO替代材料技术当中,纳米银线则是大尺寸触控屏和柔性屏幕最好的选择,其兼具低阻值和柔性的特性,能够让传统的显示终端升级为智慧终端。

《南方财经》:从国际层面看,目前纳米银线技术路线的主要竞争对手有哪些?

喻东旭:从3.5寸的小屏到50寸以上的屏幕是目前主流的显示尺寸,在21寸以下ITO的应用比较广泛。在10寸到21.5寸之间金属网格技术的应用也在增加,市场上主要是日本的松下、富士等企业提供金属网格材料,但金属网格最大的问题是制作成本较高,良率较低,到了43寸以上良率则会进一步下降,此外,采用金属网格材料的触控屏会存在摩尔纹,这令其应用会更多地局限在10寸到32寸的屏幕应用中。

纳米银线的应用则更为广泛。在43寸以上尺寸的屏幕中也能够维持较高良率,并且具有银优良的导电性,优异的透光性、耐曲挠性,为实现超大尺寸触控、柔性触控、折叠屏等提供了可能。纳米银线虽产业化程度不如金属网格,但规避了摩尔纹的问题,相比其它如纳米碳管、石墨烯等材料,在导电性、透光性或成本方面拥有更多优势。

总体来说,尽管纳米银线有一些竞争对手,但在大尺寸屏幕的应用上优势明显。

“无触不在”:技术走向深水区

《南方财经》:公司的产品未来应用场景有哪些?

喻东旭:公司的触控屏产品是对原有产品的“革命”和升级。目前折叠手机还处起步阶段,但未来折叠手机成为市场的主流后会有根本性的变化。

我们还研发了电致变色技术,这项技术可以应用到汽车玻璃、幕墙玻璃等之上,采用电致变色玻璃的幕墙能够降低室内空调的能耗30%-40%以上,还能够减少光污染。

康宁曾经做过一个电视广告片,广告中每一块玻璃都是可触控的。用华科创智的技术,这种场景在未来就能够实现。

当然,目前公司能够产生收入的主要还是纳米银导电膜、纳米银触控屏,以及采用纳米银触控屏的终端等。其他技术还处于研发当中,离产业化还有一定距离。

《南方财经》:目前公司是如何规划市场发展路线的?

喻东旭:政府扶持对我们公司开拓市场起到了较大作用。通过这些试点,很多大客户了解到了我们的产品,今年我们拿到了很多代工订单,这与前期试点分不开。

我们希望以纳米银材料为核心,做最大的商显领域的OTM工厂。华为、科大讯飞、海尔、海信等都进入了商显领域市场,市场已进入了一个快速发展的阶段。这些品牌对软件、集成、品牌、渠道方面有很强的能力,但在材料领域没有进行太大的布局,这就是我们的机会。

我们所提出来的OTM工厂就是给这些品牌做代工。这不是纯粹代工,而是原创技术的加工。

未来我们可能成为很多品牌的材料提供方或者代工方,手机、电视屏、智能家居最后都会成为我们的客户。

《南方财经》:未来市场的引爆点在哪?

喻东旭:我觉得未来的智能电视会走向触摸电视,假如海信未来出厂的电视有30%-40%采用触摸屏,那市场规模就很可观的。触摸电视目前只是市场刚刚兴起,明后年会有大的起色。

还有折叠手机的推广。目前折叠手机的市场占有率还是比较小的,等折叠手机的产业链成熟了,成为市场的主流,那么我们也能够占据很大的市场。

我的判断是,在一些细分领域,比如说智慧黑板,这已经是行业的标准,目前主流品牌的出货量预估是明年能够翻倍。此外,还有会议屏,这能够替代传统的投影仪。

未来,市场的引爆还需要苹果等头部厂商的引领,行业引领者将会带动整个市场的发展。

大湾区是材料创新企业的沃土

《南方财经》:你认为公司的核心竞争力在哪儿?

喻东旭:我们在纳米银的相关技术上处于世界领先地位。另外,华科创智进入了材料制造的深水区,将材料应用到了产品之中,并取得了一定的效益。未来华科创智会进行更多的孵化。

《南方财经》:目前公司盈利情况如何?

喻东旭:我预期2021年公司能够实现较大的盈利。原计划今年就能够实现,但受疫情影响总体盈利情况有所削减。

《南方财经》:公司创办到现在遇到过哪些您印象比较深刻的困难?

喻东旭:公司在发展的过程中会遇到产品关、技术关、资金关和人才关等等,可能我们今天的对话是比较轻松的,但实际上回忆起来每一关都不容易。比如说材料技术的突破,在把反应放大之后,理化条件发生了变化,如何突破成为我们要解决的难题。

此外,还有将纳米银墨水涂到基膜上,一开始的时候我们也是全球跑,去寻找合适的设备,后来我们发现一些上市公司有这样的设备,只是不是应用在涂纳米银墨水上,我们就上门沟通,希望他们帮忙。

在寻找客户的时候我们也曾遇到难题。过去我们遇到很多的公司采用的是老技术,对新技术会有抵触。我印象最深的是视源在2017年推出了会议平台MAXHUB,当时他们接受了我们的材料,给了我们将材料上市成功的机会,后来鸿合采用我们材料制作了智能交互黑板,这些合作帮助我们一下子就打开了市场。

资金支持也很重要。有技术没资金的话不可能走到今天。一些项目申报都解决了我们一些资金问题,在2018年时我们获批成为技术改造专项中央预算内投资项目,这在当年深圳仅有五家。此外,还有一轮接一轮的风险投资。在2016年深创投投资之前,公司一度资金链紧张,账上只剩下几万块钱。后面不断地融资,才让公司有了目前的发展规模。

在人才关上,光有美好的愿景是不够的,创业的战友们能否同甘共苦,困难时能否一起扛下去都是考验。作为一个创业公司,公司骨干既是将又是兵,很多部门都是从1个人做起。目前公司已经有一支稳定的队伍,相信未来会更加顺利。

那么,在专家和投资人的眼中,华科创智是一家怎样的公司,其未来发展趋势如何?

超硬核!华科创智实现纳米银线技术突破!打破关键材料“卡脖子”难题

记者观察丨专家、投资人:“市场+技术”协力,硬科技才能物尽其用

新材料的研发是一门基础学科,为更高精尖的技术打下基础,以技术起家的华科创智掌握着纳米银线和CPI的关键技术,在6年有余的时间里发展迅速。

《粤港澳大湾区发展规划纲要》中有两处提及新材料,其中一处提出将新材料等产业发展壮大为大湾区“新支柱产业”,对该行业的重视程度可见一斑。

基石资本是柔宇科技的投资人之一,对该行业有着自己的前瞻性理解。基石资本合伙人黄依群认为,现在大家都在使用不同技术路线来发展屏幕材料,比如,很多公司会寻找绕开三星OLED屏专利的技术路线,也有像华科创智这样的企业利用新材料来做更多的尝试。但新技术、新材料都需要市场对其进行检验,而不是企业管理者、核心团队进行“孤注一掷”的实验。

黄依群认为,华科创智发展至今,一个成功之处便是“将技术和市场很好地结合起来”。

毅达股权合伙人、广东财经大学特聘教授戴华坤也指出,华科创智作为一家硬科技公司,是以科技起家,通过结合市场的人才,将技术用到实处是其能够走到现在的一个要点。

在戴华坤的观察中,很多硬科技企业起家时,以技术为引领,创业团队的结构非常单一,忽视了市场,使得技术难以落到实处。

中山大学岭南学院经济系教授林江亦指出,有技术突破之后,是否会获得消费者的青睐,是需要市场去检验的,华科创智未来还需要与像华为等科技公司有更加密切的合作,挖掘更多消费者的需求。

黄依群则指出,像华科创智这样的技术型公司,技术发端于实验室,工艺、成本、大规模复制、良率等都是其壮大发展的过程中需要考虑的问题,科研团队能否走进生产是关键问题。在团队的发展过程中,需要吸纳懂产线、流程管理等经营管理的人才,这是这一类公司在壮大过程中必须面对的挑战。

而华科创智的路径选择目前来说被证明是有效的。黄依群表示,在商业模式上,华科创智将技术应用到了能够率先量产、市场化的大尺寸触控屏上,令公司有了造血的功能,同时也储备了更多应用场景的技术,等待市场的风口,在等待的过程中,通过生产流程的标准化,锻炼产线的工人以及生产团队,为未来做准备,而不是去孤注一掷、背水一战。

广东省政协常委、广东高科技产业商会会长王理宗则表示,在疫情当中,很多企业丢盔弃甲,而华科创智却乘势而上,推出大尺寸电容屏为视频会议提供同时100人在屏的显示,显示屏也加快了从红外触控向电容触控的转型,这些都为华科创智带来了更大的市场空间,也进一步验证了喻东旭对公司的准确定位和战略构想,同时也证明了“吃着碗里、看着锅里、想着田里”的人才不会挨饿。

 

原文始发于微信公众号(21世纪经济报道):超硬核!华科创智实现纳米银线技术突破!打破关键材料“卡脖子”难题


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