即將于今年6月結題的中國科學院戰略性先導科技專項“變革性納米產業制造技術聚焦”,用了5年時間,試圖給科學共同體帶去一些新的啟示。
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科研優勢能否變成生產力?
納米科技作為上世紀末開始興起的新興學科,在我國也受到了高度的重視。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006~2020年)》中,就將納米科技作為我國“有望實現跨越式發展的領域之一”。
“可以說,在納米科技領域,我國是與國際同步布局的。”6月13日在北京召開的中科院第二季度例行新聞發布會上,中科院重大科技任務局副局長齊濤說。
得益于國家的重視和高強度的投入,納米科技在我國的發展不斷加速。一項數據表明,1997年,與納米相關的SCI論文中,只有6%涉及我國作者;但從2011年開始,我國已經超越美國,居世界首位。
在這個時候,作為國家戰略科技力量,中科院開始思考,如何將中國在納米科技研究中的優勢和積累,轉化為納米科技成果應用促進企業轉型升級、催生新興產業的驅動力。
在這樣的重大需求牽引和頂層設計的指導下,中科院組織全院相關研究所反復研討、深入凝練,形成了“變革性納米產業制造技術聚焦”戰略性先導科技專項,于2013年4月25日通過院長辦公會審議,正式啟動實施。
“中國制造”的逆襲
專項首席科學家、國家納米科學中心研究員王琛說,納米先導專項“不考核科技論文的發表情況,始終專注于納米科技成果是否轉化為現實生產力”。
沿著這一思路,納米先導專項所關注的問題,基本聚焦在能源、先進制造、人口健康等國家重大需求領域,中科院20余個研究單位的科研團隊,專注于行業迫切需要解決的關鍵技術問題。
中科院物理研究所研究員李泓是專項中“長續航動力鋰電池”的項目負責人。在他看來,先進電池在人類生產生活中有著廣泛需求,以新能源汽車為例,世界各大汽車企業競爭的焦點之一,就是動力電池。
先導專項開發了多款動力電池,單體電芯能量密度均達到300Wh/kg以上,居世界先進水平,目前正在進行電池組集成優化,為裝車演示做準備。
目前,鋰電池關鍵材料均已進入中試階段,已與30多家電池與電動汽車等企業形成合作關系,并初步實現供貨,形成了產業影響。專項還形成多家有實力的初創企業,并與國內多家領先企業合作,牽頭構建了新型高能量密度電池產業鏈,為我國下一代動力電池發展、增強產業核心競爭力和可持續發展奠定了重要的基礎。
“納米專項的實施,讓我們實現了從原創想法,到基礎開發,到工程放大、規模制造,再到終端應用的完整鏈條。”李泓認為,“這一點是非常重要的。”
另外如納米綠色印刷項目,形成了包括“綠色版材、綠色制版、綠色油墨”在內的完整的綠色印刷產業鏈技術,破解傳統印刷技術的污染難題,產品“逆襲”出口到發達國家,實現了“中國制造”的變軌超越。
“納米扶貧”未來可期
生活在內蒙古邊境地區的牧民,從沒想過自己還能用上最先進的納米技術。
這些牧民居住分散,飲用的主要是地下水,很多地方地下水中普遍存在著氟、砷、微量有機物、細菌等污染物超標的問題,地方病頻發,有些牧民的關節發生畸變,身體健康受到嚴重影響。
“發病的牧民有的不到50歲就完全喪失了勞動能力,每天只能躺在床上。”曾去過現場的納米先導專項監理組成員、中科院化學研究所研究員方世璧坦言,不光專家們感到心情沉重,當地政府也十分焦急,但長期以來,始終找不到解決辦法。
直到中科院納米先導專項的介入,情況才得到了改變。
“納米材料在金屬離子、無機物、有機物的去除方面具有優勢。”王琛告訴《中國科學報》記者,專項針對牧民的分散居住環境及飲用水污染狀況,研發了分散式的飲用水凈化系統,凈化后水質全部達到國家城市飲用水標準。
“這種納米凈水系統的使用成本也非常低,只需要一年換1~2次核心濾芯,就能長效、經濟地保障牧民的飲水安全。”王琛說。
在先導專項的經費支持下,截至2017年底,已有1200戶牧民受益于納米凈水技術,免費喝上了干凈安全的水。
疾病新“捕手”
除提升貧困地區居民的生活質量外,醫藥健康領域也“盯”上了這項新興科學技術。近年來的研究結果表明,納米技術在重大疾病的診斷和治療方面顯示出一定優勢,應用開發潛力巨大。
例如,專項研發的納米微流控免疫芯片體外診斷技術可用于對多項指標進行聯合檢測,目前有多款產品獲得了國家醫療器械注冊證書。其中炎癥納米微流控免疫檢測芯片,能夠快速區分細菌性感染和病毒性感染,判斷感染所處的階段。“這項技術能夠很大程度上避免抗生素的濫用。”國家納米科學中心高級工程師沈海瀅說。
“腫瘤捕手”技術則基于高親合力磁顆粒—多肽納米材料,實現了對循環腫瘤細胞的高效富集和檢測,產品性能顯著高于國內外同類型產品。
在藥物研發方面,專項完成了多項納米藥物制劑的初期研發工作,部分樣品已進入臨床審批環節。其中1個納米新藥環胞素眼用乳劑現已完成臨床試驗處于新藥證書審批環節,多個針對腫瘤類重大惡性疾病的納米制劑獲得臨床批件。
專項實施5年來,其創新成果大中型企業投入超過50億元,新上市企業2家。在齊濤看來,納米先導專項“體現了納米變革性技術對產業升級、經濟轉型發展的巨大推力,實現了專項的初衷和總目標”。
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