松山湖材料實驗室創新樣板工廠：教授「下海」激起產業「浪花」

在東莞松山湖材料實驗室（以下簡稱「材料實驗室」），鋰電池研究團隊負責人黃學傑研究員最近接待了多批前來尋求合作的訪客。因為他帶領的研究團隊正在研發新一代鋰電池，有望使電池續航提升40%的同時，成本下降30%，在電動汽車、數碼產品等領域具有廣闊市場前景，並且正在加速向產業化應用推進。

打造國際科技創新中心、建設綜合性國家科學中心……當前，多個重大國家戰略布局在粵港澳大灣區交匯。提升區域原始創新能力，加速前沿技術應用與產業升級相結合，成為廣東面臨的新課題。為此，自2017年底開始，廣東先後啟動三個批次10家省實驗室建設，對標國際一流，在科技創新與制度創新兩個方面取得突破性進展。

其中，專注於新材料領域研究的材料實驗室，揭牌兩年多來，已引入包括鋰電池研究團隊在內的18支「身懷絕技」的創新團隊。在教授、研究員等骨幹人才帶領下，依託全鏈條創新體系，加速將論文成果產業化，為松山湖乃至大灣區產業發展吹來一股「新風」。

硬體發力

創新工廠推動硬科技產業化

上世紀80年代末，在中科院工作的黃學傑，從超導領域轉向了「電池」這個在當時非常冷門的研究領域，一做就是30多年，親眼見證了電池行業「由冷到熱」的發展變化。如今，憑藉在電池領域的深厚積累，他又帶領團隊在材料實驗室開始新的創業。

「材料實驗室為我們提供了完備的實驗設備和場地條件，在資金和機制方面也給予大力支持，使得我們順利走完產業化應用的『最後一公裡』。」黃學傑表示，落地東莞以來，周邊完善的產業配套，為團隊工作開展發揮了重要推動作用。

由於東莞消費電子、特別是手機產業發達，在電池應用方面有強烈需求，使得他們開始在消費電子領域同時發力。目前，該團隊已開始著手註冊相關產業公司，加快推進從樣品到產品的轉變。

這是材料實驗室創新團隊科研實力及推進成果轉化能力的縮影。作為廣東省首批啟動建設的省實驗室之一，松山湖材料實驗室建設之初，就把發力點聚焦在材料領域技術的成果轉移轉化上。通過設立創新樣板工廠平臺，促進國際、國內領先水平的科研成果實現產業化，2年來，引入兩批共18個高水平研究團隊，包括新能源、半導體、先進位造等一批「硬科技」產業化項目。

「打造具有新體制機制的材料實驗室、探索打通從科研到產業化『最後一公裡路』的規律，是我人生中的最後一個目標。」中科院院士、材料實驗室理事長王恩哥是國內外材料領域的知名學者，曾先後出任中科院物理所所長、北京大學校長、中科院副院長等職務。2017年，到齡退休後，他選擇了來到東莞繼續從事科研事業，其中的重心就是推進科研成果的產業轉化。

中科院院士、材料實驗室主任汪衛華也有著多年材料研究經驗，對於科研成果轉化之難深有體會。他表示，材料研究需要一個漫長過程，從基礎研究到成果轉化應用之間，存在一個「死亡谷」，使得很多研究成果難以產生應有效益。

「實驗室籌建之初我們就在思考，應該在體制機制上有所創新，形成前沿基礎研究—應用基礎研究—產業技術研究—產業轉化的全鏈條研究模式。」汪衛華表示。

內生動力

願將自身「絕活」融入廣東產業

光子製造團隊是材料實驗室首批入駐團隊之一，在該團隊的工作間內，各種「大塊頭」設備整齊排列，組成了一條頗具規模的生產線，科研人員在不同設備前忙碌工作。在這裡，國內首條超快雷射渦輪葉片氣膜孔精細加工生產線正在調試之中。

團隊負責人楊小君研究員在超快雷射精細加工方面具有深厚的研究功底，他帶領的團隊掌握了業界領先的複合光束掃描模塊、三維曲面自適應定位等一批核心技術，研製出超快雷射高端加工設備，解決了我國空天領域動力系統複雜微結構精密製造「卡脖子」難題。

在談到入駐材料實驗室的初衷時，楊小君表示，廣東民用市場發達，合作前景廣，特別是團隊對口的幾個電子領域，很多知名企業都在廣東。「所以我們想拿自身的技術『絕活』和當地的產業環境相結合，發揮我們更大優勢」。

轉型壓力

除了掌握技術還要成為全才

在創新樣板工廠，還有更多像楊小君這樣的人，實現從科研學者到企業家的轉變。由材料實驗室首席科學家付超研究員帶領的多孔陶瓷及其複合材料團隊，是創新樣板工廠首批入駐團隊之一。

該團隊重點打造的多孔碳化矽陶瓷材料，具有優良的理化性能，可承受1600度高溫，以此製作的燃氣燃燒器，應用於能源、化工和環境等領域，可大量節省能源消耗，實現氮氧化物超低排放。

同樣專注於陶瓷領域研究的透明陶瓷材料團隊，則致力於開發一種新型高折射透明陶瓷。團隊負責人曹永革研究員表示，高清鏡頭變薄已成為手機等行業痛點，而新型高折射透明陶瓷正好可解決這一難題。

付超和曹永革都坦言，當初做出這個決定其實承受著很大壓力。

「科研工作者只需懂得技術，創業者除了技術之外，還需要掌握管理、市場、金融的知識，得成為全才。」曹永革說，「我們講『教授下海』，其實大家都做好了心理準備，那就是前期肯定是被淹的，但最後我們一定要生存下來。」

「科研更多需要整合的是技術層面的工作，維度要小得多、窄得多。而創業則不同，除了技術層面，還要考慮市場、客戶需求、資金、人力、融資、財務管理、研發管理等諸多方面。」楊小君表示，東莞不僅離市場近，還有材料實驗室提供良好的資金和平臺支持，「我認為材料實驗室的支持機制很好」。

「過去很多研究成果，如果不去轉化，這種資源永遠就在那放著，不會再產生什麼價值。粵港澳大灣區有這個條件能做，這是大灣區吸引我很重要的因素。」在付超看來，團隊在東莞轉化能夠帶來的效益和成功的可能，要比其他地方大很多，這裡很多理念也與他的觀點不謀而合。

具有良好產業化前景的優質研究項目，迅速吸引了東莞各鎮街的目光。今年5月，東莞先進陶瓷與複合材料研究院率先在東莞塘廈鎮正式揭牌，多孔陶瓷及其複合材料團隊、光功能透明陶瓷及其產業化團隊和輕元素先進材料與器件團隊被成功引入，付超擔任院長。

「我們過去潛心研究了幾十年的東西，一旦到市場上去，幾乎沒有競爭對手。」付超說，目前，陶瓷研究院已在4個領域取得國際領先水平，有6個已成熟、可產業化的項目，旗下有8家產業化公司成立，有27項已申報的國家專利，並與各行業的34家龍頭企業籤署了合作協議，與100餘家客戶達成了應用約定。

政策助力

全鏈條創新體系避免創新「掛空擋」

如今，在松山湖，一個貫穿基礎研究到產業應用的全鏈條創新體系正逐漸完善，並顯現出巨大的產業帶動力。

2019年，創新樣板工廠團隊成功註冊成立多家產業化公司，為提升項目科技成果轉化成功率，實驗室還成立了產業金融研究中心，並與企業共建聯合工程中心，在智慧財產權布局、創業基金和產業園建設等方面進行了有益探索，取得了一些階段性成果。

經過前期的實踐探索，創新樣板工廠第三輪項目引進也即將開啟。材料實驗室常務副主任陳東敏表示，後續項目將繼續提高引進門檻，備選項目要先經過市場評估、資本評估、專利布局評估等多項把關，全部通過才能被實驗室引進。「只有不斷升級，不斷提高要求，才能保證高成功率」。

「松山湖科學城布局有散裂中子源等大科學裝置，對科學研究和產業發展都有重要支撐作用，但是大裝置如何更好對接和服務產業，則需要一個中間平臺。」東莞市委常委、松山湖黨工委書記劉煒表示，材料實驗室就提供了這樣一個平臺，將創新鏈條串聯起來，避免創新「掛空擋」。

與此同時，東莞與松山湖還全力支持材料實驗室進一步加快發展。其中包括出臺專門政策，支持材料實驗室實行符合國際創新規律的新型管理體制和運營機制，賦予材料實驗室研究方向選擇、科研立項、技術路線調整、人才引進培養、職稱評審、科研成果處置和經費使用等方面的自主權。

另一方面，松山湖以松山湖科學城建設為背景，在材料實驗室所在區域打造松山湖國際創新創業社區，成為配套環境一流的「創新創業不夜城」，為科學家和創新創業者工作、生活、學習提供多元化的配套。

實際上，松山湖材料實驗室是廣東全力探索省實驗室建設的一個樣本。已啟動建設的三批10家省實驗室，研究範圍涵蓋網絡信息、先進位造、海洋、生物醫藥、現代農業、先進能源、人工智慧等諸多前沿領域。依託中科院及高水平大學、研究機構等，匯聚起從兩院院士到優秀青年學者等多達數千人的多元化人才隊伍。

科技創新與制度創新並進，項目研究與應用轉化並重，可以說，一個著眼未來產業發展，為大灣區建設提供強大科技支撐的省實驗室集群呼之欲出。

創新樣本

松山湖材料實驗室仿生冷凍團隊：

向自然界探尋「冷凍—復活」奧秘

在各類科幻作品中，「冷凍—復活」的設定是一個常見橋段，如在漫威系列電影中，美國隊長就是在二戰時期被冷凍於冰川之中，直到70年之後再次被人發現，從而解凍復活。

現實生活中，雖然無法達到如此神奇的效果，但是細胞尺寸大小的凍存已可以實現。松山湖材料實驗室仿生控冰冷凍保存材料團隊，就通過研究生物材料凍存的機制原理，在卵母細胞凍存等方面取得了重要進展。

「直到2017年，所有器官衰竭需要進行移植的人當中，只有不到2%可完成手術，一個重要原因就是器官能否長時間保存的問題。」王健君介紹，在此次抗擊新冠肺炎疫情中，有一種幹細胞療法，將幹細胞植入危重病人體內，用以修復被損害的細胞組織。這種療法要大面積推廣應用，必須有凍存技術支持，從製備到注射之前，要實現大量凍存。

然而，生活經驗告訴我們，將一個活體低溫冰凍之後，會變成僵硬的凍塊，解凍之後會失去活性。這是由於不受控制的冰晶在形成和生長過程中，會對細胞造成損傷。那麼該如何解決這一問題呢？

在自然界，有很多生物在低溫下可以正常生存。「2013年12月，我們在新疆沙漠找到一種甲蟲，零下30多度，把它從雪裡拿出來，幾分鐘後它就動了起來。」王健君舉例，還有阿拉斯加的一種樹蛙，甚至在零下50度都活得很好。

自然界生物凍而復生的「密碼」，正是生物體內「抗凍蛋白」和「冰晶核蛋白」的相互作用，它們可控制冰晶形成和演變，使生物體免受冰凍傷害。

「沙漠甲蟲體中存在的高活性抗凍蛋白和冰晶核蛋白兩類控冰蛋白，表面化學性質都差不多，唯一區別就是尺寸不一樣，但是對冰核形成的效果完全不同。」王健君稱，學術界另一個爭論，在於高活性抗凍蛋白究竟是親水還是親冰。

針對關鍵問題，研究團隊開展了一系列深入研究，他們發現抗凍蛋白兩個面具有不同的性質，一面親水，另一面親冰，從而刷新了學界對這一問題的認識。

「抗凍蛋白可以在水和冰之間形成一堵均勻的『牆』，每一個蛋白都起到控冰作用。如果人工去合成這種控冰材料的話，就能讓每個材料分子都發揮作用。這是研發控冰凍存試劑的目標，因為畢竟要把它用到人體內，希望這類外來物質越少越好。」

釐清了冰的成核以及生長機制，仿生凍存團隊開展了後續眾多應用研究。「我們在松山湖開展的工作方向之一，就是輔助生殖治療技術中不可或缺的生殖細胞凍存試劑的研發。」王健君表示。

卵母細胞尺寸大約150微米，約為頭髮絲1.5倍，個頭大、含水多，很難凍存。項目團隊以小鼠卵母細胞或胚胎為研究對象，採用篩選出的冷凍保存材料配方方案進行凍存實驗，評測卵母細胞或胚胎凍存後的復甦率，以及復甦2小時後的存活率等指標。初步研究結果表明，團隊創製的仿生控冰冷凍保存材料一方面二甲基亞碸含量為零，大大降低材料毒性；另一方面，卵母細胞存活率等各項指標與國外知名企業同類產品相比，均有顯著提高。

目前，卵母細胞凍存試劑已經開始向產業化快速推進，研究團隊還將目光投向了技術難度更大的器官凍存。王健君表示：「我給自己5年左右的時間，實現簡單組織的成功凍存，比如眼角膜、卵巢組織凍存等。如果能進一步與不同領域的科學家合作，實現心肺等器官的成功凍存，將是很有意義的一件事。」

【記者】陳啟亮

【攝影】孫俊傑

【作者】

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