余存江:不只让机器人知冷热丨“35岁以下科技创新35人”中国榜单专栏

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余存江:不只让机器人知冷热丨“35岁以下科技创新35人”中国榜单专栏
麻省理工科技评论 2018年4月4日

2018年4月4日

余存江接下来的研究工作重心将全力拓展推动全橡胶电子与传感器成为一个新的研究领域,并引领这个领域的进一步发展。
35岁以下科技创新35人
余存江接下来的研究工作重心将全力拓展推动全橡胶电子与传感器成为一个新的研究领域,并引领这个领域的进一步发展。

自 1999 年起,《麻省理工科技评论》每年都会推出“35岁以下创新35人”(Innovators Under 35 China)榜单,旨在于全球范围内评选出被认为最有才华、最具创新精神,以及最有可能改变世界的 35 位年轻技术创新者或企业家,共分为发明家、创业家、远见者、人文关怀者及先锋者五类。2017 年,该全球权威榜单正式推出中国区评选,并已公布并首届评选结果。现在,《麻省理工科技评论》正式开设“35岁以下创新35人”中国榜单专栏,以人物报道的形式帮助中文读者了解这些来自中国的新生代科技力量。

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余存江-先锋者

“不只让机器人知冷热 更要让世界感受科学温度”

获奖年份:2017年

获奖时年龄:34岁

获奖时职位:美国休斯敦大学机械工程系助理教授

获奖事由:发明了一种可拉伸的橡胶半导体材料,并在此基础上开发出了各种全橡胶电子晶体管、传感器、集成器件与系统,为半导体材料加上了“可拉伸”这一多年无法实现的性能,将在众多许多领域产生革命性的推动作用。

2017年9月,多家国内外媒体争相报导一项科研的重大创新, “可拉伸全橡胶电子器件材料”、 “让机器人也能感受温度变化的人造皮肤材料”就是出自一位来自中国的美国大学青年学者。

目前在美国休斯敦大学机械工程系担任助理教授的余存江与他的团队在Science Advances期刊上发表了最新的研究成果,包括可拉伸的橡胶半导体材料以及利用其开发的各种新型全橡胶电子器件与传感器。将半导体组装成纳米纤维并制成橡胶复合材料,达到集成了半导体材料的电特性和橡胶的机械特性的橡胶半导体。橡胶半导体的发展推动了柔性可延展电子产品的开发与应用,如人造皮肤、生物医学植入物,假肢和手术手套等。在余存江领导参与的研究中,把人造皮肤包裹或穿戴在机器手上,机器手能够明显感受到不同的温度,也能够自动翻译出手语和手势。从2000年起,柔性可延展电子就已经是全球科研界的热门领域,并且可能掀起一场全球性的电子技术革命。目前该类电子的研发主要通过半导体及其电子器件的机械结构形状的设计和制造进而达到可延展的机械性能,而余存江的研究就是柔性可延展电子技术的一大突破。

余存江所投身的研究项目,将有机会突破长期以来半导体材料的局限性。橡胶半导体对于传统半导体材料在可拉伸的机械特性上实现了重大突破。橡胶半导体及全橡胶电子将进一步引导电子材料、电子器件和柔性电子等领域的技术变革。其中,橡胶半导体将改变电子材料的传统定义,进而促进开发出新型可拉伸导体、半导体、离子导体等材料。而全橡胶电子则将会带动更多元的全新类型电子器件研发,从可拉伸晶体管、二极管、光电器件、到各类型传感器、大面积电极、可穿戴柔性织物、表皮传感器等等。

出生于中国江苏姜堰的余存江,对于自己的求学经历如此概括:“上大学前,我有幸一直是班里成绩最好的学生,进入大学之后我不盲从或者随大流, 而是一直朝着设定好的一个个目标前进,”从东南大学机械工程学院本科毕业后,余存江进入东南大学电子科学与工程学院微电子机械系统教育部重点实验室并在此获得了硕士学位。此后在美国亚利桑那州立大学获得机械工程博士学位,随后进入美国伊利诺伊大学香槟分校材料科学与工程系Frederick Seitz 材料研究实验室以及微纳技术实验室进行博士后研究。也许就是不盲从、不随大流的思考方式,让余存江在已然是百家争鸣的柔性电子材料领域能另辟蹊径、崭露头角。从余存江对自己的描述可以看出,这是一位不甘落后、不断进取的青年科研工作者。

作为余存江在美国伊利诺伊大学香槟分校进行博士后研究的导师,同时也是美国三院院士(美国科学院院士,工程院院士,艺术与科学院院士)的John A. Rogers给予了余存江极高的评价。John A. Rogers表示,余存江做出的很多先锋型的研究工作,都非常精彩且极具创新性。比如他在博士后研究阶段研发的世界第一款能够感知周围环境且自动调节肤色的具有伪装功能的电子皮肤。这种电子皮肤模仿了头足类动物自动调节肤色、适应环境与伪装自己的功能,通过将硅纳米薄膜晶体管、光电感测器、执行器、光传感器、无机反射层和有机变色材料的有序整合成柔性皮肤进一步发挥高度复杂的系统功能,由此延伸的相关应用领域涵盖军事、时尚、艺术、建筑等等。而余存江的这项关于橡胶半导体和全橡胶电子器件的研究给柔性可延展电子的研发打开了全新的思路,且在技术层面具有很大的优势。

而美国西北大学机械工程系黄永刚(Yonggang Huang)院士(美国工程院院士、中国科学院外籍院士、欧洲科学院外籍院士)认为柔性可延展性电子产品当前所面对的市场机会与商用需求确实是非常明显的:从消费性电子、医疗应用、智能可穿戴设备,到物联网应用中无所不在传感器都包含在内,尽管可拉伸电子产品拥有巨大的潜力,但主要障碍之一是缺乏可拉伸的电子材料,特别是可拉伸的半导体材料。而余存江在橡胶半导体领域的创新发现,解决了这个问题。因此,余存江的研究是一项具有真正意义的突破性技术,并且将会对未来科学研究与相关产业产生重大影响,将具有极大的商业价值。

作为2017年中国区“35岁以下科技创新35人”“先锋者”(Pioneer)的获奖者,余存江对自己的期许是 “努力作出第一流且真正有实用价值的创新科研成果”,这是一个看似简单但却具有高度承诺的目标,身为科研工作者,余存江追求的不只是实验室里的实验结果,更是科研成果得以应用于现实世界中所创造的价值。

也因如此,余存江接下来的研究工作重心将全力拓展推动全橡胶电子与传感器成为一个新的研究领域,并引领这个领域的进一步发展。将全橡胶电子用于柔性电子、可穿戴技术、人工智能、人体增强、健康监控、植入医疗器件、假肢、人造皮肤、新型人机交互等相关领域,通过对材料的突破、以及应用领域的创新,余存江想要打造的不只是能够感知冷热的人造皮肤,更是一个突破既有材料限制、让新兴技术展现其应用温度的世界。

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