携手教授“下海”激起产业“浪花”

  在东莞松山湖材料实验室(以下简称“材料实验室”),锂电池研究团队负责人黄学杰研究员最近接待了多批前来寻求合作的访客。因为他带领的研究团队正在研发新一代锂电池,有望使电池续航提升40%的同时,成本下降30%,在电动汽车、数码产品等领域具有广阔市场前景,并且正在加速向产业化应用推进。

  打造国际科技创新中心、建设综合性国家科学中心……当前,多个重大国家战略布局在粤港澳大湾区交汇。提升区域原始创新能力,加速前沿技术应用与产业升级相结合,成为广东面临的新课题。为此,自2017年底开始,广东先后启动三个批次10家省实验室建设,对标国际一流,在科技创新与制度创新两个方面取得突破性进展。

  其中,专注于新材料领域研究的材料实验室,揭牌两年多来,已引入包括锂电池研究团队在内的18支“身怀绝技”的创新团队。在教授、研究员等骨干人才带领下,依托全链条创新体系,加速将论文成果产业化,为松山湖乃至大湾区产业发展吹来一股“新风”。

  硬件发力

  创新工厂推动

  硬科技产业化

  上世纪80年代末,在中科院工作的黄学杰,从超导领域转向了“电池”这个在当时非常冷门的研究领域,一做就是30多年,亲眼见证了电池行业“由冷到热”的发展变化。如今,凭借在电池领域的深厚积累,他又带领团队在材料实验室开始新的创业。

  “材料实验室为我们提供了完备的实验设备和场地条件,在资金和机制方面也给予大力支持,使得我们顺利走完产业化应用的‘最后一公里’。”黄学杰表示,落地东莞以来,周边完善的产业配套,为团队工作开展发挥了重要推动作用。

  由于东莞消费电子、特别是手机产业发达,在电池应用方面有强烈需求,使得他们开始在消费电子领域同时发力。目前,该团队已开始着手注册相关产业公司,加快推进从样品到产品的转变。

  这是材料实验室创新团队科研实力及推进成果转化能力的缩影。作为广东省首批启动建设的省实验室之一,松山湖材料实验室建设之初,就把发力点聚焦在材料领域技术的成果转移转化上。通过设立创新样板工厂平台,促进国际、国内领先水平的科研成果实现产业化,2年来,引入两批共18个高水平研究团队,包括新能源、半导体、先进制造等一批“硬科技”产业化项目。

  “打造具有新体制机制的材料实验室、探索打通从科研到产业化‘最后一公里路’的规律,是我人生中的最后一个目标。”中科院院士、材料实验室理事长王恩哥是国内外材料领域的知名学者,曾先后出任中科院物理所所长、北京大学校长、中科院副院长等职务。2017年,到龄退休后,他选择了来到东莞继续从事科研事业,其中的重心就是推进科研成果的产业转化。

  中科院院士、材料实验室主任汪卫华也有着多年材料研究经验,对于科研成果转化之难深有体会。他表示,材料研究需要一个漫长过程,从基础研究到成果转化应用之间,存在一个“死亡谷”,使得很多研究成果难以产生应有效益。

  “实验室筹建之初我们就在思考,应该在体制机制上有所创新,形成前沿基础研究—应用基础研究—产业技术研究—产业转化的全链条研究模式。”汪卫华表示。

  内生动力

  愿将自身“绝活”

  融入广东产业

  光子制造团队是材料实验室首批入驻团队之一,在该团队的工作间内,各种“大块头”设备整齐排列,组成了一条颇具规模的生产线,科研人员在不同设备前忙碌工作。在这里,国内首条超快激光涡轮叶片气膜孔精细加工生产线正在调试之中。

  团队负责人杨小君研究员在超快激光精细加工方面具有深厚的研究功底,他带领的团队掌握了业界领先的复合光束扫描模块、三维曲面自适应定位等一批核心技术,研制出超快激光高端加工设备,解决了我国空天领域动力系统复杂微结构精密制造“卡脖子”难题。

  在谈到入驻材料实验室的初衷时,杨小君表示,广东民用市场发达,合作前景广,特别是团队对口的几个电子领域,很多知名企业都在广东。“所以我们想拿自身的技术‘绝活’和当地的产业环境相结合,发挥我们更大优势”。

  转型压力

  除了掌握技术

  还要成为全才

  在创新样板工厂,还有更多像杨小君这样的人,实现从科研学者到企业家的转变。由材料实验室首席科学家付超研究员带领的多孔陶瓷及其复合材料团队,是创新样板工厂首批入驻团队之一。

  该团队重点打造的多孔碳化硅陶瓷材料,具有优良的理化性能,可承受1600度高温,以此制作的燃气燃烧器,应用于能源、化工和环境等领域,可大量节省能源消耗,实现氮氧化物超低排放。

  同样专注于陶瓷领域研究的透明陶瓷材料团队,则致力于开发一种新型高折射透明陶瓷。团队负责人曹永革研究员表示,高清镜头变薄已成为手机等行业痛点,而新型高折射透明陶瓷正好可解决这一难题。

  付超和曹永革都坦言,当初做出这个决定其实承受着很大压力。

  “科研工作者只需懂得技术,创业者除了技术之外,还需要掌握管理、市场、金融的知识,得成为全才。”曹永革说,“我们讲‘教授下海’,其实大家都做好了心理准备,那就是前期肯定是被淹的,但最后我们一定要生存下来。”

  “科研更多需要整合的是技术层面的工作,维度要小得多、窄得多。而创业则不同,除了技术层面,还要考虑市场、客户需求、资金、人力、融资、财务管理、研发管理等诸多方面。”杨小君表示,东莞不仅离市场近,还有材料实验室提供良好的资金和平台支持,“我认为材料实验室的支持机制很好”。

  “过去很多研究成果,如果不去转化,这种资源永远就在那放着,不会再产生什么价值。粤港澳大湾区有这个条件能做,这是大湾区吸引我很重要的因素。”在付超看来,团队在东莞转化能够带来的效益和成功的可能,要比其他地方大很多,这里很多理念也与他的观点不谋而合。

  具有良好产业化前景的优质研究项目,迅速吸引了东莞各镇街的目光。今年5月,东莞先进陶瓷与复合材料研究院率先在东莞塘厦镇正式揭牌,多孔陶瓷及其复合材料团队、光功能透明陶瓷及其产业化团队和轻元素先进材料与器件团队被成功引入,付超担任院长。

  “我们过去潜心研究了几十年的东西,一旦到市场上去,几乎没有竞争对手。”付超说,目前,陶瓷研究院已在4个领域取得国际领先水平,有6个已成熟、可产业化的项目,旗下有8家产业化公司成立,有27项已申报的国家专利,并与各行业的34家龙头企业签署了合作协议,与100余家客户达成了应用约定。

  政策助力

  全链条创新体系

  避免创新“挂空挡”

  如今,在松山湖,一个贯穿基础研究到产业应用的全链条创新体系正逐渐完善,并显现出巨大的产业带动力。

  2019年,创新样板工厂团队成功注册成立多家产业化公司,为提升项目科技成果转化成功率,实验室还成立了产业金融研究中心,并与企业共建联合工程中心,在知识产权布局、创业基金和产业园建设等方面进行了有益探索,取得了一些阶段性成果。

  经过前期的实践探索,创新样板工厂第三轮项目引进也即将开启。材料实验室常务副主任陈东敏表示,后续项目将继续提高引进门槛,备选项目要先经过市场评估、资本评估、专利布局评估等多项把关,全部通过才能被实验室引进。“只有不断升级,不断提高要求,才能保证高成功率”。

  “松山湖科学城布局有散裂中子源等大科学装置,对科学研究和产业发展都有重要支撑作用,但是大装置如何更好对接和服务产业,则需要一个中间平台。”东莞市委常委、松山湖党工委书记刘炜表示,材料实验室就提供了这样一个平台,将创新链条串联起来,避免创新“挂空挡”。

  与此同时,东莞与松山湖还全力支持材料实验室进一步加快发展。其中包括出台专门政策,支持材料实验室实行符合国际创新规律的新型管理体制和运营机制,赋予材料实验室研究方向选择、科研立项、技术路线调整、人才引进培养、职称评审、科研成果处置和经费使用等方面的自主权。

  另一方面,松山湖以松山湖科学城建设为背景,在材料实验室所在区域打造松山湖国际创新创业社区,成为配套环境一流的“创新创业不夜城”,为科学家和创新创业者工作、生活、学习提供多元化的配套。

  实际上,松山湖材料实验室是广东全力探索省实验室建设的一个样本。已启动建设的三批10家省实验室,研究范围涵盖网络信息、先进制造、海洋、生物医药、现代农业、先进能源、人工智能等诸多前沿领域。依托中科院及高水平大学、研究机构等,汇聚起从两院院士到优秀青年学者等多达数千人的多元化人才队伍。

  科技创新与制度创新并进,项目研究与应用转化并重,可以说,一个着眼未来产业发展,为大湾区建设提供强大科技支撑的省实验室集群呼之欲出。

  创新样本

  松山湖材料实验室仿生冷冻团队:

  向自然界探寻“冷冻—复活”奥秘

  在各类科幻作品中,“冷冻—复活”的设定是一个常见桥段,如在漫威系列电影中,美国队长就是在二战时期被冷冻于冰川之中,直到70年之后再次被人发现,从而解冻复活。

  现实生活中,虽然无法达到如此神奇的效果,但是细胞尺寸大小的冻存已可以实现。松山湖材料实验室仿生控冰冷冻保存材料团队,就通过研究生物材料冻存的机制原理,在卵母细胞冻存等方面取得了重要进展。

  “直到2017年,所有器官衰竭需要进行移植的人当中,只有不到2%可完成手术,一个重要原因就是器官能否长时间保存的问题。”王健君介绍,在此次抗击新冠肺炎疫情中,有一种干细胞疗法,将干细胞植入危重病人体内,用以修复被损害的细胞组织。这种疗法要大面积推广应用,必须有冻存技术支持,从制备到注射之前,要实现大量冻存。

  然而,生活经验告诉我们,将一个活体低温冰冻之后,会变成僵硬的冻块,解冻之后会失去活性。这是由于不受控制的冰晶在形成和生长过程中,会对细胞造成损伤。那么该如何解决这一问题呢?

  在自然界,有很多生物在低温下可以正常生存。“2013年12月,我们在新疆沙漠找到一种甲虫,零下30多度,把它从雪里拿出来,几分钟后它就动了起来。”王健君举例,还有阿拉斯加的一种树蛙,甚至在零下50度都活得很好。

  自然界生物冻而复生的“密码”,正是生物体内“抗冻蛋白”和“冰晶核蛋白”的相互作用,它们可控制冰晶形成和演变,使生物体免受冰冻伤害。

  “沙漠甲虫体中存在的高活性抗冻蛋白和冰晶核蛋白两类控冰蛋白,表面化学性质都差不多,唯一区别就是尺寸不一样,但是对冰核形成的效果完全不同。”王健君称,学术界另一个争论,在于高活性抗冻蛋白究竟是亲水还是亲冰。

  针对关键问题,研究团队开展了一系列深入研究,他们发现抗冻蛋白两个面具有不同的性质,一面亲水,另一面亲冰,从而刷新了学界对这一问题的认识。

  “抗冻蛋白可以在水和冰之间形成一堵均匀的‘墙’,每一个蛋白都起到控冰作用。如果人工去合成这种控冰材料的话,就能让每个材料分子都发挥作用。这是研发控冰冻存试剂的目标,因为毕竟要把它用到人体内,希望这类外来物质越少越好。”

  厘清了冰的成核以及生长机制,仿生冻存团队开展了后续众多应用研究。“我们在松山湖开展的工作方向之一,就是辅助生殖治疗技术中不可或缺的生殖细胞冻存试剂的研发。”王健君表示。

  卵母细胞尺寸大约150微米,约为头发丝1.5倍,个头大、含水多,很难冻存。项目团队以小鼠卵母细胞或胚胎为研究对象,采用筛选出的冷冻保存材料配方方案进行冻存实验,评测卵母细胞或胚胎冻存后的复苏率,以及复苏2小时后的存活率等指标。初步研究结果表明,团队创制的仿生控冰冷冻保存材料一方面二甲基亚砜含量为零,大大降低材料毒性;另一方面,卵母细胞存活率等各项指标与国外知名企业同类产品相比,均有显著提高。

  目前,卵母细胞冻存试剂已经开始向产业化快速推进,研究团队还将目光投向了技术难度更大的器官冻存。王健君表示:“我给自己5年左右的时间,实现简单组织的成功冻存,比如眼角膜、卵巢组织冻存等。如果能进一步与不同领域的科学家合作,实现心肺等器官的成功冻存,将是很有意义的一件事。”

  ●南方日报记者 陈启亮

文章标题: 携手教授“下海”激起产业“浪花”
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