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前沿丨納米科技創新與未來產業發展

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、國家納米科學中心主任趙宇亮：各位領導、各位同事、各位嘉賓，大家下午好，很高興參加中關村論壇。本來我今天應該在廣州，因為工信部在廣州開一個紀念“中小企業能辦大事”的活動。考慮到這是我第一次參加中關村論壇，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代前沿科技領域里面為數不多，與世界同步發展的一個領域。納米科技發展起步于80年代，那個時候中國也剛剛起步。習近平總書記在很多場合講到關于納米科技，比如，在今年兩院院士大會上，他就講到，納米催化、金屬納米結構材料等正進入先進行列。

國家納米科學中心是中科院、教育部、科技部、國家發改委和財政部等單位共建的科研機構，與傳統的科研機構不太一樣，它的定位是國家納米科技創新未來引領的先鋒、國家納米科技創新成果轉化的基地、還有國家納米科技創新人才培養的搖籃，目標是打造納米科技高原上的高峰。我們國家納米科技的應用基礎研究處在世界前列，全球納米科技排名前三名的機構分別是哈佛大學、國家納米科學中心和加州理工學院。納米科技實際上是一種交叉融合的底層技術。科學技術發展到今天，學科的交叉融合已經形成了世界科學研究的主要范式。通過過去幾十年的研究，人們發現，宏觀世界的功能從無到有的起點發生在納米尺度，生命從無到有的臨界點也在納米尺度。蛋白質大概也是亞納米級的。但是，當它們結合在一起，組成一定的結構以后，形成亞細胞，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科，就是因為這兩條規律，從無功能到有功能，從無生命到有生命這樣一種臨界尺度。

納米科學最開始從材料科學發展起來，從材料科學上看，它是從亞原子、原子、分子到現在的智能制造技術，是材料科學中一種自上而下的微納加工技術。在生命科學里面，它是一個自發的過程，表面效應很明顯，超分子結構是自下而上的過程，這兩個過程是納米科技研究的兩個主要過程。從最先進的智造技術到生物智能技術，納米技術都是底層的技術。底層技術下，傳統的學科，比如物理、化學、生命科學和數學，都有自己的語言。納米科技提供了不同學科交叉的平臺，在這個平臺上，不同學科的人可以交流，協作，進行科學技術的研究。中國的納米科學技術已經成為人類最大的學科交叉領域。2019年，全世界大概有498948人發布了納米研究成果，占全球科學家總人數的11%，沒有一個單一的領域能能占到這樣大的比例。另外，在七大基礎學科里面，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學科的增長率。換句話說，過去20年，即2000年到2019年期間，在七大基礎學科里面，美、中、德、英、日的納米科技增長率大于七大基礎學科。在過去20年，全球960個頂尖的前沿研究中，89%和納米有關系。在前沿領域和先進的科技領域，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，納米科技已經成為人類迄今為止最大的一門交叉學科。

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，要歸功于脂質體納米顆粒，這是一種發展了20年的小分子載藥體系。這次mRNA疫苗能夠成功，其實是得益于脂質體納米顆粒的研發應用。納米科技是國家戰略性產業的共性技術，具有支撐性和前沿性，其中包括原子制造、智能技術、新材料/超材料、智慧醫療、新能源/綠色環境、納米催化等等，還包括生物安全。納米科技已經成為全球產業創新變革的源頭，已經成為多領域普適性的先進技術，尤其是智能技術。大家知道，智能技術無傳感就無智能，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發展起來的，離不開加工技術和智造技術。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研究和應用研究領域，已經處于第一方陣，在基礎研究的SCI論文、高引用論文和授權專利都位于世界第一，中國已經具備了從0到1突破的堅實基礎。另外，在最頂尖的學術論文產出方面，全世界的20家機構中，中國有11家，在七屆最領先的3家機構里面，中國占了一家。同時，在產學研結構方面，世界前20名的研究機構中，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域，都處于世界前列地位。另外一個數字是，我國的納米科技工作者是一支強大的科技隊伍。在承擔納米項目和發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字。由此可以看出，我們國家有一支強大的研究隊伍和研究基礎。怎么樣把這支力量變成國家力量，讓這支力量能產生創造力，不僅在學術上，也要在經濟上有所貢獻，是我們接下來的任務。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，因為今天是產業論壇，希望我們能一起討論解決問題。第一是突破卡脖子的關鍵技術，怎么提升納米科技成果的轉化和產業化能力。我們的轉化能力跟科技發達國家相比有很大差距，怎么把基礎研究成果轉化為產業可以利用的成果。大家知道，就算基礎研究做得再好，如果缺乏中間的一段過程，產業是接不過去的。這是我們接下來面臨的一個大問題。第二個短板是科技創新鏈不完整。科技創新鏈分為9級，1到3級是我們在中關村做的基礎研究，4到6級是成果轉移轉化，7到9級是產業和商品。實際上1到3級，我國已經處在世界最前列，有一支很龐大的基礎科學研究隊伍。7到9級，我國的產業很完整，具有全世界最完整的產業體系。但是，不管你的基礎研究做得有多好，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。科技創新鏈不完整，是阻礙我們國家技術突破很重要的一點。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。

為了改變這個現狀，我們在大灣區建立了國家納米科技創新研究院。但這個不僅限于大灣區，而是國家級的納米科技創新研究院。目的是補齊科技創新鏈的短板，也就是4到6級。我們1到3級是基本概念、原理，產出是學術論文和發明專利。創新主體是體制內的國家科研機構。4到6級是貫通實驗室的工藝，做試制品，做標準，把它工程化。把基礎研究的成果變成企業能接手的。另外，在使用條件下放大，去驗證，做樣機、專業利、標準、試制品，也包括科技金融的介入。所以，4到6級是我國建設科技創新的關鍵。7到9級把1到3級的先進研究工作接過去。這是整個的基本思路。

現在我們正在建一個產業化園區，剛開始是在大灣區，實際上在中關村園區，也包括懷柔科技園區，我們是一體化的，作為國家的轉移轉化平臺。在中關村，我們在與企業共同做納米科技成果的轉化，從北京市領導到國家自然科學基金委，這是我國納米中心的項目在中關村進行成果轉化的項目。

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

我們正計劃建設一個納米產業的聚集園區，包括納米制造與智能技術產業園、納米醫療健康技術產業園、納米能源有與環境技術產業園、納米超材料產業園。這里面包含幾個方面的內容，包括中關村產業園、中關村高科技園、還有其他科技園，為我國打造一個能夠讓這支強大的基礎研究隊伍為我國的產業和經濟發揮作用的產業聚集園區。明天國家發改委也組織了專家組，專門調研納米科技產業園。

我希望在中關村或者懷柔啟動園區的建設，希望在北京把產業園區建立起來。目的是在中關村實現1到3級，比如由中科院、高校、研究所完成1到3級。中關村有世界最好的科學研究平臺，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任主席，我們現在已經做了近20年。現在，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。

中關村實際是世界納米科技最有影響力的舞臺。在大灣區和懷柔科學城，我們在做4到6級的建設，包括技術的迭代、工藝的建立和工程技術的創新，把科技研究成果變成產業化的成果。7到9級，比如我們在懷柔科學城建中國納米谷，雖然大灣區也在建，但我們希望在懷柔科學城也能建，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村，希望這支隊伍能為中關村產業園的建設，為北京的建設做出貢獻，發揮作用，謝謝大家

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