中科院上海硅酸盐研究所：“硅”才粗略
中科院上海硅酸盐研究所：“硅”才粗略
中试出产一线成员接头600毫米锗酸铋晶体制备
研究员董绍明举办试验指导
上硅所特种无机涂层中心热控组尝试室事情场景
研究员温兆银指导研究生阐明尝试数据
中国科学院上海硅酸盐研究所嘉定园区大楼 中科院上海硅酸盐研究所供图
■本报见习记者 任芳言
上海市郊一幢水泥色的L型办公楼，从外面看十分普通，内里却着实特殊。随手指向个中一扇门，背后大概就是上千度的晶体发展炉。在这里，一种名为锗酸铋（BGO）的晶体正悄悄成型。
闪烁晶体被遍及用于医学或家产探测规模，锗酸铋堪称个中的佼佼者。此刻，它还成为空间暗物质探测器的要害质料之一。2018年12月，已探测到数十亿宇宙粒子的暗物质粒子探测卫星“悟空”公布耽误事情时间，继承寻找暗物质的踪迹。一年前，科学家正是操作这颗卫星收集到的数据，绘制出今朝世界上最准确的电子宇宙射线能谱。
“悟空”有火眼金睛，锗酸铋晶体功不行没。而这些单根60厘米长、总重达上千斤的晶体，只有在中国科学院上海硅酸盐研究所（以下简称上硅所）那栋看似很普通的楼里才气做出来。
对证料研究而言，最严苛的检验莫过于包袱航空航天任务。而在上硅所，“神舟”“天宫”“高分”“北斗”……只要是上天的，总有质料从这里出去。
面向百姓经济主疆场、面向国度重大计谋需求，向来是上硅所的传统。能扛起这一重任，得益于以严东生、殷之文、郭景坤、丁传贤、江东亮为代表的几代科学家的奋力开辟和不绝进取。
2015年4月，上硅所成为首批中科院特色研究所试点建树单元之一。这意味着，新一代上硅所人，必需在无机非金属质料的微观世界里看得更深、走得更远。
大舞台，展幻想
2017年，上硅所完成了一项大行动——主园区从上海市区迁到了嘉定区。跟着课题组连续搬进新建成的大楼，所长宋力昕就开始劳神新问题——在12公里外的太仓园区，科研用地盖楼的速度已经跟不上科研需求了。
什么样的研究所会如此“费地”？这与上硅所的定位有关。
从高机能陶瓷到人工晶体，从能源质推测生物质料，“上海硅酸盐研究所”几个字，险些经办了无机非金属质料规模的所有重要偏向。1959年独立建所后，面临国度重大工程和尖端技能成长的需求，上硅所的科研偏向举办了重大布局调解，把传统无机质料研究调解为先进无机质料科学与工程，开创了我国布局陶瓷、成果陶瓷、人工晶体、特种无机涂层、特种玻璃等研究规模。改良开放后，又慢慢形成了基本研究、应用研究、工程化研究、财富化事情有机团结的科研体系。
面向国度重大需求，是使命也是挑战。上硅所不只要追踪学科前沿，还要在工程化、财富化阶梯上尽大概走得更远。这对上硅所开辟成长空间提出了更迫切的要求。
#p#分页标题#e#以锗酸铋研制为例，若想将小试制备的晶体批量用于高能物理、医学成像以致国度重大工程等规模的大型设备上，必需建有完整的中试平台。上世纪80年月，诺贝尔物理学奖得到者丁肇中曾向上硅所时任所长严东生提出，但愿能为正在建树的欧洲正负电子对撞机提供优质大尺寸的锗酸铋晶体，彼时的锗酸铋晶体就降生于所属开拓尝试基地（现为中试基地）。
对付光学部件、涂层等质料，固然出产局限较小，但尺寸是权衡其技能程度的一项重要尺度。要出产出大尺寸构件，制备的仪器也要足够大。简言之，处所够宽敞，研究人员才气施展拳脚。
“市中心不能满意研究需求，我们就往嘉定移。”宋力昕说。从2001年得到中科院批复起，上硅所嘉定园区从图纸一点点酿成现实。2015年夏天，眼看嘉定园区完工在即，宋力昕“手握”从江苏省苏州太仓市当局争取来的经费和200亩地皮，走进了中科院院长办公会的集会会议室。
嘉定园区虽有以人工晶体、成果陶瓷和布局陶瓷等为主要偏向的中试基地，但其他规模仍以基本和试验研究为主。若要实现国度重大工程质料的小批量制备、新质料的财富化中试，还需要更大空间。
听罢宋力昕的讲述，中科院院长白春礼问了3个要害问题：钱够不足？要不要体例？有没有拆迁？“处所给支持、不涉及拆迁……”面临院率领的疑问，宋力昕迅速作答，这些谜底在他心中已酝酿许久。
2015年11月，江苏太仓，上硅所新园区开工典礼在此进行。转眼到了2019年，上硅所苏州研究院已有碳化硅陶瓷和陶瓷基复合质料尝试室入驻。如今新园区一旦有楼完工，就有等待多时的课题组进驻个中。
建树太仓园区是上硅所开辟成长空间、建树开放型综合科技创新平台的重要办法。届时，国际上首条100安时以上大容量钠镍电池批量化制备平台将在太仓建树，重点办理“卡脖子”问题的先进陶瓷基本设施群将在此安营扎寨，以先进质料为焦点的器件进级瓶颈问题也有望在新园区得以办理。
宋力昕在嘉定园区的办公室装修简单，但墙上仅有的几张照片，其一就是太仓园区建成后的结果图。讲完太仓园区的过往和将来，他摘掉眼镜，转头看了看结果图，眼中透着孤高与等候。
大课题，显继续
“平台好、装备足、团队强”，人力资源随处长贺天厚对上硅所的特色如是评价。上硅所有几个局限高出50人的大课题组。这些课题组是一支支科研本领突出的“特战队”，通常包袱国度重大任务，老是冲锋在前、迎难而上，战必胜、攻必克。嘉定、长宁和太仓园区就像是为科研人员搭建的舞台，当胸怀幻想的他们来到这里，上硅所的旌旗总能一次次舒展高扬。
上硅所布局陶瓷与复合质料工程研究中心研究员黄政仁，学生时期跟从中国工程院院士、著名质料学家江东亮研究碳化硅质料体系。成为课题组组长后，他又把这种质料体系用在了卫星的“眼睛”——空间光学部件上。
黄政仁将碳化硅质料的致密性“发挥到极致”：做出的空间光学部件滑腻豁亮，成像质量和刚性极佳。
2016年以来，上硅所研制出的100多个碳化硅光学部件，相继安装在“墨子号”、天宫二号、高分五号等卫星、空间尝试室上。
权衡光学部件的黑白，尺寸是重要尺度之一。想做出足够大的光学部件，不只要有过硬的制备技能，还要协调好外部相助方的各类资源，譬喻找到靠得住的液压设备、符合的抛光工艺，整个进程十分磨人。
在这种时刻，方能浮现作为国度级研究所的继续。用上硅所人的话说，“各人是一个战壕出来的战友，不是好处相关的甲方乙方，这种干系不是靠款子来权衡的。”
#p#分页标题#e#2017年度国度技能发现奖上硅所榜上有名，缘于布局陶瓷与复合质料工程研究中心为我国在轨运行的空间高判别相机做了一个更轻的骨架。轻量化复合陶瓷质料制成的骨架确保空间相机在振动频繁、温差较大的恶劣情况下，仍能将系统颠簸节制在几微米内。
研究员王震是该项目标参加者。在他看来，只有对要领工艺、质料机能和布局了然于胸，才气对将来需求加以精确判定。
在中试出产一线副研究员陈俊锋的眼中，上硅所积年来取得的各项科研成就，无论是晶体发展多坩埚下降法，照旧空间光学部件质料选择新思路、热控涂层制备新工艺，无一不成立在恒久的基本研究、应用开拓和工程化实践之上。
“质料的用途是发散的，只有在前期的基本研究中把它的机能摸清楚，才知道未来怎么用。”上硅所特种无机涂层中心研究员于云说。
一种晶体从制备出来到局限化量产应用，一般都需要几年甚至数十年时间。无论是锗酸铋晶体照旧碳化硅晶体，都遵循这一纪律。上硅所人工晶体研究中心副主任刘学超说：“这就像没有出口的高速公路，需要不断地往前走。”
前人栽树，后人纳凉。上硅所要想不绝成长，除了担任传统，仍须一连创新、砥砺前行，出格是摸索如何把基本研究和工程应用团结得越发细密。
大团队，拼实力
在上硅所透明陶瓷研究中心主任王士维看来，要想更好发挥基本研究的浸染，以需求为牵引、找准用力偏向是要害。本着这样的思路，上硅所连年来增强了学科重组和调解步骤，透明陶瓷中心和无机质料基因科学创新中心应运而生。
透明陶瓷研究中心组建之前，王士维已在布局陶瓷规模深耕多年。2000年前后，跟着高压钠灯、激光陶瓷的鼓起，透明陶瓷逐渐成为业内热门研究偏向。这之后，上硅地址透明陶瓷规模取得了一系列成就，但研究气力相对分手的问题也开始显现。
“假如不形成一个大团队，我们怎么去跟国际一流团队竞争？”基于这样的想法，在所带工头子的支持下，上硅所内研究透明陶瓷的人们聚到了一起。2016年1月，透明陶瓷研究中心正式创立。中心课题组将留意力会合在更为细分的研究偏向上。“有时机多做更多创新性的实验，更有利于透明陶瓷学科的成长。”王士维说。
跟着中科院院级和研究所层面的支持经费迅速到位，加之原本就有的研究积聚，这支年青的科研“特战队”很快就取得了成就。
2017年9月，王士维地址的课题组研制出基于两种差异质料的圆弧状透明陶瓷。个中，回收单晶发展要领制备的钇铝石榴石透明陶瓷直径到达235毫米，是国际上果真报道的最大尺寸。操作胶态成型和冷等静压工艺制备出的氧化钇透明陶瓷，光学透过机能优异，在国度重大工程及百姓经济规模都有遍及用途。
无疑，透明陶瓷研究中心是以需求发动学科成长的典范案例，而无机质料基因科学创新中心也是如此。它的创立，对证料开拓而言更是如虎添翼。通过模子化计较复兴出质料回响的微观进程，就比如履历富厚的育种家解开了作物的基因暗码，使质料研发本钱和周期大大缩减。
2011年，还在美国南伊利诺伊大学任教的刘建军通过中科院“百人打算”返国，成为上硅所计较质料学研究的国家栋梁。2013年头，上硅所集成计较质料研究中心正式创立，江东亮任主任。以此为前身，上硅所无机质料基因科学创新中心于2015年1月创立。
在这里，无论是研究晶体、陶瓷照旧新能源，只要有需求，任何课题组都可以跟中心开展项目相助，所里为此每年投入150万元予以支持。
当质料基因组学赶上详细的应用需求，能碰撞出几多火花？刘建军课题组与温兆银课题组的相助即是一个典范案例。
#p#分页标题#e#温兆银1987年进入上硅所事情，在固态离子学和化学电源规模深耕多年。履历富厚的他曾在研究锂氛围电池化学回响进程中过电位高的问题时碰着过瓶颈。找到符合的催化剂是低落过高电位的要害。若用传统尝试手段，则需要相当长的试错时间。“质料基因组学通过质料设计、模仿，缩短了这一进程。”刘建军暗示。
通过计较模仿，刘建军课题组可觉得电子的动态回响进程“画像”，只要与尝试表征功效相吻合，就有望摸清其内涵机制。事实上，这是规模内科学家都但愿攻陷的困难，谁先取得打破，谁就能在下一代动力电源技能应用中拔得头筹。
原本登天般坚苦的问题终于有了打破口。两个团队相助5年有余，先后筛选出氧化钴、碳化钛等催化剂，并探明个中几种高催化活性催化剂的回响机制，将锂氛围电池的机制研究推向新高度。
大名堂，创将来
假如说科学创新中心是上硅所为科研人员搭建的一个协同创新平台，那么真金白银的成就转化嘉奖，则是对课题组辛勤支付最充实的必定。
2019年，温兆银团队的钠镍安详电池技能以5500万元现金和500万元作价入股实现转移转化。今朝，拥有完全自主常识产权的高集成度、自动化、批量化出产线已在上海嘉定建成并进入全面调试阶段。
按上硅所的成就转化打点步伐，小我私家在技能转让与许可所获收益中的嘉奖比重最高可达52.5%。极富力度的政策引发了科研人员的创新潜力和成就转化应用的努力性。温兆银团队的成就转化案例，也让上硅所带工头子期望的“冒出更多获奖大户”成为现实。
不外温兆银深知，科研人员做成就转化，就像在悬崖上走钢索，个中的风险与支付，局外人经常无法体会。
2005年，温兆银接到上海电力公司的电话。其时日本已实现大容量储能钠硫电池财富化，中国企业也想与海内研究机构寻求相助，而这恰恰是温兆银原来的研究偏向。但其时中国的技能与日本对比差距很大。
“我以为我们应该拼一下。”放下电话，温兆银开始了十余年如一日的“修行”。在他的课题组，降生出海表里最大容量的单体钠硫电池以及我国第一条2兆瓦钠硫电池中试线，实现了上海市世博会100千瓦/800千瓦时钠硫电池储能站的并网运行，使我国成为继日本之后第二个把握大容量储能钠硫电池成套技能的国度。
时任中科院副院长施尔畏曾评价，要从传统科研模式中解放出来，像支持本身的课题组一样支持科研人员在公司事情，抓好这件事，使之成为研究所与企业相助的规范。
让钠硫电池真正进入市场，温兆银的“修行”还在继承。常在上硅所新建大楼穿梭的他，所到之处是一条又一条“缩小版”出产线。无论是电极质料的组装、电池机能检测照旧财富化设备要件的出产，都能在这里实现。
“只要有好的科研设想，很快就能通过工程化放大平台举办验证，这是上硅所的优势。”研究员刘宇暗示。2008年，经温兆银引荐，刘宇通过中科院“百人打算”返国。如今他正教育课题组尽力实现新型水系储能电池技能的研制与工程化。
在财富化路上不是没吃过苦头。但好的尝试技能一旦呈现，刘宇依旧首先选择尽快举办成就转化，进入企业孵化模式。
#p#分页标题#e#“到企业参加成就转化真的有大概失败，但作为年青人，更应该敢做、敢拼。”刘宇课题构成员张娜和贺健，如今都与所里签订了离岗创业协议。在他们看来，只有经验过实战，才气对市场有更深刻的认知。为了勉励科研人员放手创业，上硅所给了这帮年青人停薪留职报酬，3年后他们可以再选择留所或去企业。
贺健坦言，原本老师就曾提醒过创业压力之重，然而真正做时，“压力还要更大”。贺健曾因在产物交货前夕发明缺陷而失眠，因为“出产线跟科学尝试纷歧样，即便发明错误，停下出产线做批改也需要时间”。为了担保产物质量，订单不得不延期。
也正是因为这种精力，刘宇教育的创业团队得到了不少相助者的信任。这种看似“吃力不奉迎”的事，上硅所僵持在做的不止这一件。
在上硅所，尚有这样一个课题组：他们研究的是陶瓷质料，将陶瓷质料纺成丝，由于超轻、极耐高温，可作为高机能隔热质料和加强质料。
但由于这项技能涉及的学科浩瀚、难渡过高，海内相关研究一直没有起色。在上硅所专门创立课题组前，最初的焦点设备是副研究员康庄在尝试室的一个角落里搭起来的。所带工头子得知康庄做出了产物雏形，很快便抉择单独设组支持。不只在太仓园区留好尝试室和出产线，还请来所里研究陶瓷的老前辈教授履历。为了让其定心攻关，上硅所理睬3年不查核课题构成员。
“研究所存在的代价就是为国度成长起到支撑浸染，必需思量国度需求。国度重大的质料问题可否办理，是评判一个一流研究所的尺度。”在宋力昕看来，上硅所作为老牌研究所，定位和成长必然要遵循独立的代价观。对企业，研究者要持久保留，就要给企业带来长处；对研究者，要让他们的事情真正对社会发生孝敬，有发自心田的成绩感。
对上硅所人而言，这里有宽广的施展舞台，但这舞台不是用来追热点、跟潮水，而是为了越发心无旁骛地把一件事做好。当“传统代价观”碰上“改良新机会”，用科研人员的话说，就像数十年汗青的锗酸铋晶体碰着了现代新技法，“机能会有基础改进”。
《中国科学报》 (2019-07-19 第4版 纪实)
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