懷柔崛起頂級納米科技中心

李焱

不用佩戴多余的設(shè)備，隨著腳步踏動，腳下的鞋就能自己發(fā)電，支持鞋子內(nèi)置的傳感器進行運動監(jiān)測、老人少兒健康監(jiān)護；將一塊“人體電池”植入體內(nèi)，肌肉驅(qū)動產(chǎn)生的電流就能將人體內(nèi)的生物機械能轉(zhuǎn)化為電能，大大延長植入式電子醫(yī)療器件的使用壽命……

建筑規(guī)模10萬余平方米、承載上述最新科技成果的中科院納米能源與系統(tǒng)研究所園區(qū)在北京懷柔破土動工，瞄準(zhǔn)全球納米能源科技原創(chuàng)基地與科研中心，2018年建成后，這里將成為集研發(fā)、展示、交流、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化等于一體的國際一流納米能源全球創(chuàng)新中心，打造國際頂尖的微納科技成果轉(zhuǎn)化試驗田。

國際一流納米能源研究所落戶

9月29日上午，“中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所科研進展匯報、合作簽約暨園區(qū)建設(shè)項目開工儀式”在北京市懷柔區(qū)懷柔新城13街區(qū)項目現(xiàn)場舉行。

北京市人民政府副秘書長劉印春，中國科學(xué)院北京分院副院長李靜，北京市懷柔區(qū)常務(wù)副區(qū)長朱家亮，中關(guān)村發(fā)展集團股份有限公司董事長許強，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所所長王中林等200余人出席合作簽約和項目開工儀式。

中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所園區(qū)建設(shè)項目是北京市為落實與中國科學(xué)院聯(lián)合引進王中林“頂尖千人”創(chuàng)新團隊，共建納米能源與系統(tǒng)研究所而設(shè)立。根據(jù)北京市建設(shè)全國科技創(chuàng)新中心的整體規(guī)劃，項目選址于懷柔雁棲經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，規(guī)劃用地面積為4.47萬平方米，總建筑面積為10.79萬平方米。

納米能源作為一個超新的學(xué)科領(lǐng)域，以其原創(chuàng)的概念、變革性技術(shù)的發(fā)展和廣闊的應(yīng)用空間在短時間內(nèi)就引起了全球科學(xué)家的關(guān)注。

2007年，王中林首創(chuàng)提出了壓電電子學(xué)的技術(shù)理念，并在不久后被美國麻省理工學(xué)院主辦的《技術(shù)評論》雜志評選為十大創(chuàng)新技術(shù)之一。然而，缺錢、缺地、缺設(shè)備、缺園區(qū)配套，一項技術(shù)從實驗室到市場，途中遭遇的難題比人們想象中多得多。單就資金這一項，要想讓納米能源技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，所需的投資上億元都打不住。而這樣的規(guī)模，加上長達數(shù)年的回報期，社會投資很難下得了手。

面對重大科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化的“市場失靈”，政府果斷出擊。2014年11月，北京中關(guān)村微納能源投資有限公司正式成立，由中關(guān)村發(fā)展集團代持北京市重大科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化統(tǒng)籌資金數(shù)千萬元，與懷柔國資公司共同組建微納能源公司，并開始中科院納米能源與系統(tǒng)研究所園區(qū)的設(shè)計與建設(shè)。服務(wù)于科研成果轉(zhuǎn)化、開發(fā)建設(shè)、金融投資和運營服務(wù)——這個新成立的園區(qū)及其背后團隊，好似王中林科研團隊的“經(jīng)紀(jì)人”團隊，為其解決項目產(chǎn)業(yè)化落地中的各種后顧之憂。

為加快北京建設(shè)成為全國科技創(chuàng)新中心的步伐，北京市和中科院的各級部門在納米能源所籌建過程特別是園區(qū)建設(shè)中給予大力支持。

據(jù)了解，園區(qū)將耗資10億元，以納米能源與納米系統(tǒng)核心技術(shù)為研發(fā)目標(biāo)，在壓電電子學(xué)、納米發(fā)電機等領(lǐng)域展開研究，以自驅(qū)動微納系統(tǒng)等重大核心技術(shù)為基礎(chǔ)，探索其在傳感網(wǎng)絡(luò)、健康醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用。

按照規(guī)劃，建成后的6.25萬平方米的科研辦公區(qū)可容納納米能源所的科研人員約900人，部分實驗室按照實驗工藝要求設(shè)置凈化區(qū)，其中光刻間及電子束曝光間為百級凈化。2.32萬平方米的中試及產(chǎn)業(yè)孵化區(qū)將匯聚培育納米科技及新能源、新材料的前沿創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈上下游服務(wù)企業(yè)，打造國際頂尖的微納科技成果轉(zhuǎn)化試驗田。2.22萬平方米的研究生公寓為學(xué)生和訪問學(xué)者提供了生活配套。項目建成后將成為集研發(fā)、展示、交流、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化等于一體的、國際一流納米能源全球創(chuàng)新中心。

納米能源技術(shù)惠及百姓

記者了解到，園區(qū)的建成將讓基于納米技術(shù)的科技加速進入百姓的日常生活。

“傳統(tǒng)的材料和發(fā)電技術(shù)，只能利用高頻的機械運動能量并轉(zhuǎn)化為電能，而像人體心臟跳動、血液流動、汽車行車震動這種低頻的機械運動，要想將其轉(zhuǎn)化成電能并且加以利用，只有納米能源技術(shù)、壓電電子學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)。”納米能源所首席科學(xué)家、中科院院士王中林說。

或許很難相信，汽車尾氣也能夠“自我凈化”。通過納米能源相關(guān)的摩擦發(fā)電技術(shù)，這個天馬行空的想法已經(jīng)實現(xiàn)并將在不久后應(yīng)用于市場。在園區(qū)啟動現(xiàn)場展出的“摩擦電汽車尾氣過濾”設(shè)備，就能夠利用汽車尾氣中氣流的動能、行車時震動產(chǎn)生的機械能形成高壓靜電場，實現(xiàn)對汽車尾氣中納米、微米級別的微小顆粒物的有效吸附。目前，這種能夠高效凈化尾氣的產(chǎn)品正計劃進行小范圍市場示范應(yīng)用。

據(jù)悉，在中國科學(xué)院和北京市的大力支持下，納米能源所的科研工作取得了快速的發(fā)展。截至目前，已經(jīng)發(fā)表了452篇學(xué)術(shù)論文，其中第一單位論文156篇，平均影響因子超過9；申請了251項中國專利，其中220項為發(fā)明專利，為配合后續(xù)產(chǎn)業(yè)化申請了31項實用新型專利；78項專利申請已獲得授權(quán)，對于重要的技術(shù)提交了25項PCT國際專利申請。

尤其在空氣凈化系統(tǒng)應(yīng)用、自供能鞋用傳感系統(tǒng)、自驅(qū)動尾氣顆粒物凈化系統(tǒng)、植入式納米能源、自驅(qū)動植入式醫(yī)療器件和高安全性電子簽名系統(tǒng)等方面取得顯著成效。

例如，在空氣凈化系統(tǒng)應(yīng)用中，基于摩擦納米發(fā)電機的空氣凈化系統(tǒng)，可以有效去除空氣中的粉塵、顆粒物、以及吸附在顆粒物上的大腸桿菌、葡萄球菌等有害物質(zhì)，具有不產(chǎn)生臭氧、風(fēng)阻小、能耗低、無需更換耗材等優(yōu)勢。改善了城市的空氣環(huán)境，提升了人民的健康水平。

另外，在自供能鞋用傳感系統(tǒng)中，利用摩擦納米發(fā)電機，將人體行走的機械能轉(zhuǎn)化為電能，利用這些電能，可以實現(xiàn)即時的發(fā)光或發(fā)熱；同時，此部分電能可通過集成電路供給后端的傳感器，再通過藍牙通信模塊與智能終端連接，從而形成一套自供能健康監(jiān)測系統(tǒng)。

此外，在高安全電子簽名系統(tǒng)中，基于壓電光電子學(xué)效應(yīng)和復(fù)合微納加工技術(shù)，首次研發(fā)出高分辨率、三維大規(guī)模壓電發(fā)光二極管陣列器件，可同時記錄施加應(yīng)力的二維形狀、每個像素點的力度，以及外力在不同像素點之間移動的速度，實現(xiàn)思維識別，顯著提高了電子簽名的安全性。

助力打造懷柔科學(xué)城

市政府副秘書長劉印春強調(diào)，納米科技等新材料技術(shù)與信息技術(shù)、生物技術(shù)共同構(gòu)成了當(dāng)今世界高新技術(shù)的支柱。尤其是納米科技，正以一個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)在崛起。隨著在信息、能源、環(huán)境、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用研究日趨成熟，納米科技逐步展現(xiàn)出廣闊的商業(yè)前景。

“納米能源所的建立讓中國，尤其是北京在該領(lǐng)域的發(fā)展取得了先機。經(jīng)過4年多的努力，納米能源所在學(xué)術(shù)研究上已經(jīng)形成了具有國際引領(lǐng)地位的創(chuàng)新策源地，同時在應(yīng)用技術(shù)方面也已經(jīng)布局攻關(guān)，爭取讓該領(lǐng)域的首個產(chǎn)業(yè)化項目落地北京，為首都的發(fā)展做出貢獻。懷柔園區(qū)的建設(shè)將為納米能源所未來的科研創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)孵化進一步提供有力的保障和支持，讓納米能源科技起航懷柔、引領(lǐng)世界?！蓖踔辛秩缡钦f。

前不久，郭金龍書記和王安順市長在北京市科技創(chuàng)新大會上強調(diào)，北京建設(shè)全國科技創(chuàng)新中心，一定要扎實推進中關(guān)村科學(xué)城、懷柔科學(xué)城、未來科技城建設(shè)；要把三大科技城建設(shè)放到科技創(chuàng)新全局的突出位置，形成標(biāo)志性、示范性效應(yīng)。

9月28日召開的“十三五”時期院市合作推進全國科技創(chuàng)新中心建設(shè)座談會議上，北京市和中科院簽訂了“十三五”時期院市合作行動計劃和共建懷柔科學(xué)城合作協(xié)議書。相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)表示未來將集聚全球高端創(chuàng)新資源，圍繞構(gòu)建高精尖經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，打造世界知名科學(xué)中心，將北京建設(shè)成為具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心。

與中關(guān)村科學(xué)城聚集國內(nèi)頂尖高等院校、未來科技城打造央企國企研發(fā)總部不同，懷柔科學(xué)城更注重基礎(chǔ)科學(xué)研究，將打造成類似于隆德、格勒諾布爾、布魯克海文和筑波的基礎(chǔ)科學(xué)研究重鎮(zhèn)。國家在“十二五”期間確定了16個國家科學(xué)研究的基礎(chǔ)設(shè)施，其中有3個要落戶懷柔，包括高能同步輻射光源、綜合物質(zhì)極端條件、地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置。目前3個裝置報建手續(xù)均穩(wěn)步推進。這三大科學(xué)裝置將以北京雁棲經(jīng)濟開發(fā)區(qū)為基礎(chǔ)與依托，在懷柔拔地而起。懷柔科學(xué)城未來不僅是產(chǎn)城融合、職住合一這么簡單，它帶給了懷柔巨大的想象空間。

劉印春指出，北京市提出納米科技和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，是要力爭在2025年形成在全球納米領(lǐng)域全面領(lǐng)跑的戰(zhàn)略格局。一方面要有大量世界一流或者領(lǐng)先世界的研究成果涌現(xiàn)，另一方面有大量高水平的科研成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。

納米能源與系統(tǒng)研究所的開工及研究工作的開展，將共同推進納米能源技術(shù)的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化工作，有助于加快技術(shù)創(chuàng)新，促進創(chuàng)新成果共享。同時，也將吸引全球更多的納米高端產(chǎn)業(yè)聚集北京，落戶懷柔，助力打造懷柔科學(xué)城，推動北京攀上世界科技巔峰。