未来光锥策划|合成生物学和新材料，哪些技术最有戏？我们问了问产业科学家（中篇）

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陈国强

清华大学生命科学院教授

合成生物学公司微构工场首席科学家

2022年，生物合成生物学领域技术上发生的最大突破

• 最大突破是非模式微生物的基因改造技术快速发展，特别是在嗜盐菌领域，编辑单基因、多基因和多条代谢路径成为可能，这使得多种产物可以在嗜盐菌进行合成。

2023年，生物合成生物学领域产业上最被看好的路线

• 极端微生物为底盘的“下一代工业生物技术”投入大规模生产，使生物材料、蛋白（酶）和化工小分子的生物绿色合成，可以实现大规模产业化，做到节能减排减碳。

吕雪峰

中科院青岛能源所所长

合成生物学公司中科蓝智首席科学家

2022年，微生物合成生物技术和绿色生物制造领域技术上发生的最大突破

• 人工智能准确预测上亿个蛋白质结构，AI驱动的数字生物学；

• 二氧化碳转化人工合成葡萄糖和脂肪酸，电催化与酶催化的结合。

2023年，微生物合成生物技术和绿色生物制造领域产业上最被看好的路线

• 能够实现规模化量产的材料、化学品、高值生物制品的生物制造。

陶光明

华中科技大学教授

2022年，智能纤维和织物领域技术上发生的最大突破

• 基于纳米震动的单根智能纤维的全新的声学织物实现了初步验证；

• 一种自动跟踪用户的动作，从而帮助肩部抵抗重力的可穿戴织物机器人实现了初步验证；

• 一种规模化3D针织的无缝智能织物被证明可行，并应用于身位、姿势三维传感交互地毯；

• 一种可在体内环境里快速可靠地传输磁性微纳米机器人的磁性人工微管实现了初步验证；

• 基于远程磁操控导丝机器人系统的脑血管介入技术被证明可行。

2023年，智能纤维和织物领域产业上最被看好的路线

• 零能耗光学超材料降温织物进入商业化示范应用；

• 面向人体边缘实时健康监测的智能织物终端技术将开发成功；

• 无创且满足临床精准要求的医疗级智能感知织物将在个性化医疗中大有可为；

• 更鲁棒的显示纤维及织物技术将开发成功；

• 面向远程介入的纤维机器人技术将开发成功。

李润伟

中科院宁波材料所研究员、党委书记

国家杰出青年基金获得者

2022年，柔性电子材料与器件领域技术上发生的最大突破

柔弹性电子材料：

• 利用声场分散液态金属粒子，获得了4000%形变下稳定的弹性导体；

• 引入共轭刚性熔融环，获得了100%应变下0.6 cm2V-1s-1迁移率的弹性半导体；

• 利用柔性氧化物薄膜作为高介电绝缘层，获得了二维材料的柔性晶体管；

• 基于塑性银/铜基半导体热电材料，获得了功率密度数倍于现有的热电器件。

柔弹性器件及应用：

• 基于多种功能材料的打印技术，发展了温度、触觉及化学信息感知的电子皮肤；

• 利用MXene纳米浆料，室温直接打印出近场通信（NFC）天线；

• 基于表面声波（SAW）传感器，发展了无芯片的无线电子皮肤；

• 基于高柔韧压力传感阵列，研发了用于失能老人“防褥疮”监测的智能床垫；

• 通过提升折叠屏耐用性设计，实现商业化柔性显示屏400000次折叠后无损。

2023年，柔性电子材料与器件领域产业上最被看好的路线

柔弹性电子材料：

• 利用物理气相沉积与光刻技术，发展高拉伸高电导的液态金属薄膜及图案化；

• 通过大面积柔性氧化物剥离转移技术，实现硅基和功能氧化物的异质集成；

• 通过聚合物材料弹性化及功能化，发展兼具高迁移率和拉伸应变的弹性半导体。

柔弹性器件及应用：

• 基于弹性可拉伸显示材料，发展弹性显示器原型样机；

• 基于智能纺织与功能材料的复合，发展高柔韧、高精度柔性应力/应变传感器；

• 基于仿生设计，发展机器人皮肤用的多功能柔性传感器及电子皮肤。