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前沿丨納米科技創(chuàng)新與未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展

2022-05-20 13:54:26 作者：新材料智庫來源：新材料智庫分享至：

中科院院士、國家納米科學(xué)中心主任趙宇亮：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同事、各位嘉賓，大家下午好，很高興參加中關(guān)村論壇。本來我今天應(yīng)該在廣州，因為工信部在廣州開一個紀(jì)念“中小企業(yè)能辦大事”的活動。考慮到這是我第一次參加中關(guān)村論壇，我就請我的同事去廣州，然后我自己留下來參加這個論壇。

我給大家介紹一下我們國家納米科技的情況。中國的納米科技可能是中國在現(xiàn)代前沿科技領(lǐng)域里面為數(shù)不多，與世界同步發(fā)展的一個領(lǐng)域。納米科技發(fā)展起步于80年代，那個時候中國也剛剛起步。習(xí)近平總書記在很多場合講到關(guān)于納米科技，比如，在今年兩院院士大會上，他就講到，納米催化、金屬納米結(jié)構(gòu)材料等正進(jìn)入先進(jìn)行列。

國家納米科學(xué)中心是中科院、教育部、科技部、國家發(fā)改委和財政部等單位共建的科研機(jī)構(gòu)，與傳統(tǒng)的科研機(jī)構(gòu)不太一樣，它的定位是國家納米科技創(chuàng)新未來引領(lǐng)的先鋒、國家納米科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化的基地、還有國家納米科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)的搖籃，目標(biāo)是打造納米科技高原上的高峰。我們國家納米科技的應(yīng)用基礎(chǔ)研究處在世界前列，全球納米科技排名前三名的機(jī)構(gòu)分別是哈佛大學(xué)、國家納米科學(xué)中心和加州理工學(xué)院。納米科技實際上是一種交叉融合的底層技術(shù)。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，學(xué)科的交叉融合已經(jīng)形成了世界科學(xué)研究的主要范式。通過過去幾十年的研究，人們發(fā)現(xiàn)，宏觀世界的功能從無到有的起點發(fā)生在納米尺度，生命從無到有的臨界點也在納米尺度。蛋白質(zhì) 大概也是亞納米級的。但是，當(dāng)它們結(jié)合在一起，組成一定的結(jié)構(gòu)以后，形成亞細(xì)胞，有了生命的特征，這個過程正好在納米尺度。納米尺度之所以變成一門學(xué)科，就是因為這兩條規(guī)律，從無功能到有功能，從無生命到有生命這樣一種臨界尺度。

納米科學(xué)最開始從材料科學(xué)發(fā)展起來，從材料科學(xué)上看，它是從亞原子、原子、分子到現(xiàn)在的智能制造技術(shù)，是材料科學(xué)中一種自上而下的微納加工技術(shù)。在生命科學(xué)里面，它是一個自發(fā)的過程，表面效應(yīng)很明顯，超分子結(jié)構(gòu)是自下而上的過程，這兩個過程是納米科技研究的兩個主要過程。從最先進(jìn)的智造技術(shù)到生物智能技術(shù)，納米技術(shù)都是底層的技術(shù)。底層技術(shù)下，傳統(tǒng)的學(xué)科，比如物理、化學(xué)、生命科學(xué)和數(shù)學(xué)，都有自己的語言。納米科技提供了不同學(xué)科交叉的平臺，在這個平臺上，不同學(xué)科的人可以交流，協(xié)作，進(jìn)行科學(xué)技術(shù)的研究。中國的納米科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為人類最大的學(xué)科交叉領(lǐng)域。2019年，全世界大概有498948人發(fā)布了納米研究成果，占全球科學(xué)家總?cè)藬?shù)的11%，沒有一個單一的領(lǐng)域能能占到這樣大的比例。另外，在七大基礎(chǔ)學(xué)科里面，美國、中國、德國、英國、日本的納米科技成果增長率均高于本國七大基礎(chǔ)學(xué)科的增長率。換句話說，過去20年，即2000年到2019年期間，在七大基礎(chǔ)學(xué)科里面，美、中、德、英、日的納米科技增長率大于七大基礎(chǔ)學(xué)科。在過去20年，全球960個頂尖的前沿研究中，89%和納米有關(guān)系。在前沿領(lǐng)域和先進(jìn)的科技領(lǐng)域，納米科技都是前沿的研究方向，幾乎無一例外。從這個角度來說，納米科技已經(jīng)成為人類迄今為止最大的一門交叉學(xué)科。

以今年的新冠疫苗為例，mRNA疫苗在90年代就有了，但一直沒有用到臨床。這次能夠用到臨床，要歸功于脂質(zhì)體納米顆粒，這是一種發(fā)展了20年的小分子載藥體系。這次mRNA疫苗能夠成功，其實是得益于脂質(zhì)體納米顆粒的研發(fā)應(yīng)用。納米科技是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的共性技術(shù)，具有支撐性和前沿性，其中包括原子制造、智能技術(shù)、新材料/超材料、智慧醫(yī)療、新能源/綠色環(huán)境、納米催化等等，還包括生物安全。納米科技已經(jīng)成為全球產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新變革的源頭，已經(jīng)成為多領(lǐng)域普適性的先進(jìn)技術(shù)，尤其是智能技術(shù)。大家知道，智能技術(shù)無傳感就無智能，但實際上傳感有幾個核心要素，一個是微納元器件，一個是敏感材料。微納元器件就是從納米技術(shù)發(fā)展起來的，離不開加工技術(shù)和智造技術(shù)。敏感材料大部分也是納米材料。

中國在全球的納米科技基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究領(lǐng)域，已經(jīng)處于第一方陣，在基礎(chǔ)研究的SCI論文、高引用論文和授權(quán)專利都位于世界第一，中國已經(jīng)具備了從0到1突破的堅實基礎(chǔ)。另外，在最頂尖的學(xué)術(shù)論文產(chǎn)出方面，全世界的20家機(jī)構(gòu)中，中國有11家，在七屆最領(lǐng)先的3家機(jī)構(gòu)里面，中國占了一家。同時，在產(chǎn)學(xué)研結(jié)構(gòu)方面，世界前20名的研究機(jī)構(gòu)中，有6家來自中國。

我國在極限測量、納米材料、納米器件、納米催化、納米能源和納米生物安全等納米研究領(lǐng)域，都處于世界前列地位。另外一個數(shù)字是，我國的納米科技工作者是一支強(qiáng)大的科技隊伍。在承擔(dān)納米項目和發(fā)表納米科技論文的兩個條件下，我們中科院的院士有132位，工程院院士有114位，這是一個很龐大的數(shù)字。由此可以看出，我們國家有一支強(qiáng)大的研究隊伍和研究基礎(chǔ)。怎么樣把這支力量變成國家力量，讓這支力量能產(chǎn)生創(chuàng)造力，不僅在學(xué)術(shù)上，也要在經(jīng)濟(jì)上有所貢獻(xiàn)，是我們接下來的任務(wù)。我們的專利位于世界第一。

中國的納米科技里面也有一些短板，因為今天是產(chǎn)業(yè)論壇，希望我們能一起討論解決問題。第一是突破卡脖子的關(guān)鍵技術(shù)，怎么提升納米科技成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化能力。我們的轉(zhuǎn)化能力跟科技發(fā)達(dá)國家相比有很大差距，怎么把基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)可以利用的成果。大家知道，就算基礎(chǔ)研究做得再好，如果缺乏中間的一段過程，產(chǎn)業(yè)是接不過去的。這是我們接下來面臨的一個大問題。第二個短板是科技創(chuàng)新鏈不完整。科技創(chuàng)新鏈分為9級，1到3級是我們在中關(guān)村做的基礎(chǔ)研究，4到6級是成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，7到9級是產(chǎn)業(yè)和商品。實際上1到3級，我國已經(jīng)處在世界最前列，有一支很龐大的基礎(chǔ)科學(xué)研究隊伍。7到9級，我國的產(chǎn)業(yè)很完整，具有全世界最完整的產(chǎn)業(yè)體系。但是，不管你的基礎(chǔ)研究做得有多好，后面7到9級的時候，拿到的都是沒有用的，所以我們需要把4到6級建起來。科技創(chuàng)新鏈不完整，是阻礙我們國家技術(shù)突破很重要的一點。我們有科研力量，但是怎么把中間缺失的4到6級建立起來，是國家的首要任務(wù)。

為了改變這個現(xiàn)狀，我們在大灣區(qū)建立了國家納米科技創(chuàng)新研究院。但這個不僅限于大灣區(qū)，而是國家級的納米科技創(chuàng)新研究院。目的是補(bǔ)齊科技創(chuàng)新鏈的短板，也就是4到6級。我們1到3級是基本概念、原理，產(chǎn)出是學(xué)術(shù)論文和發(fā)明專利。創(chuàng)新主體是體制內(nèi)的國家科研機(jī)構(gòu)。4到6級是貫通實驗室的工藝，做試制品，做標(biāo)準(zhǔn)，把它工程化。把基礎(chǔ)研究的成果變成企業(yè)能接手的。另外，在使用條件下放大，去驗證，做樣機(jī)、專業(yè)利、標(biāo)準(zhǔn)、試制品，也包括科技金融的介入。所以，4到6級是我國建設(shè)科技創(chuàng)新的關(guān)鍵。7到9級把1到3級的先進(jìn)研究工作接過去。這是整個的基本思路。

現(xiàn)在我們正在建一個產(chǎn)業(yè)化園區(qū)，剛開始是在大灣區(qū)，實際上在中關(guān)村園區(qū)，也包括懷柔科技園區(qū)，我們是一體化的，作為國家的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化平臺。在中關(guān)村，我們在與企業(yè)共同做納米科技成果的轉(zhuǎn)化，從北京市領(lǐng)導(dǎo)到國家自然科學(xué)基金委，這是我國納米中心的項目在中關(guān)村進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化的項目。

另外，我們也在賈敬敦主任的支持下做納米自新的全國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，這也是國家科技部火炬中心的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。目前在全國大概有6個賽區(qū)，最后全國有一個總決賽，每年一次。我們把產(chǎn)業(yè)化程度比較高，能夠解決卡脖子的問題，或者國家急需的專業(yè)技術(shù)篩選出來，幫助它進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

我們正計劃建設(shè)一個納米產(chǎn)業(yè)的聚集園區(qū)，包括納米制造與智能技術(shù)產(chǎn)業(yè)園、納米醫(yī)療健康技術(shù)產(chǎn)業(yè)園、納米能源有與環(huán)境技術(shù)產(chǎn)業(yè)園、納米超材料產(chǎn)業(yè)園。這里面包含幾個方面的內(nèi)容，包括中關(guān)村產(chǎn)業(yè)園、中關(guān)村高科技園、還有其他科技園，為我國打造一個能夠讓這支強(qiáng)大的基礎(chǔ)研究隊伍為我國的產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)揮作用的產(chǎn)業(yè)聚集園區(qū)。明天國家發(fā)改委也組織了專家組，專門調(diào)研納米科技產(chǎn)業(yè)園。

我希望在中關(guān)村或者懷柔啟動園區(qū)的建設(shè)，希望在北京把產(chǎn)業(yè)園區(qū)建立起來。目的是在中關(guān)村實現(xiàn)1到3級，比如由中科院、高校、研究所完成1到3級。中關(guān)村有世界最好的科學(xué)研究平臺，有世界最有影響的國際納米科技交流平臺，這個平臺是由白春禮擔(dān)任主席，我們現(xiàn)在已經(jīng)做了近20年。現(xiàn)在，ChinaNano是全球最大的納米科技系列國際會議。每一年大概有45個國家，大約2500萬人參加這次全球規(guī)模最大、影響最大的會議，每兩年舉行一次。同時，我們還有全世界的雙邊會議，像中國-以色列、中國-日本、中國-韓國、中國-中國香港，包括海峽兩岸，還有中美之間的雙邊會議，基本上每兩年舉行一次。

中關(guān)村實際是世界納米科技最有影響力的舞臺。在大灣區(qū)和懷柔科學(xué)城，我們在做4到6級的建設(shè)，包括技術(shù)的迭代、工藝的建立和工程技術(shù)的創(chuàng)新，把科技研究成果變成產(chǎn)業(yè)化的成果。7到9級，比如我們在懷柔科學(xué)城建中國納米谷，雖然大灣區(qū)也在建，但我們希望在懷柔科學(xué)城也能建，這樣我們就能把1到9級全部打通。

我今天將我國納米科技的情況做了簡單且高度概括的報告，中國納米科技最大的、水平也是最高的之一的一支研究隊伍可能就在中關(guān)村，希望這支隊伍能為中關(guān)村產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)，為北京的建設(shè)做出貢獻(xiàn)，發(fā)揮作用，謝謝大家

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