加速從實驗室到生產(chǎn)線的跨越

袁雪

在占地規(guī)模291畝的松山湖材料實驗室園區(qū)里，除了常見的實驗室、精密儀器和設(shè)備，這里還有正在運行著的中試產(chǎn)線。一街之隔，裝備了正式產(chǎn)線的樣板工廠即將投產(chǎn)。從理論突破、技術(shù)發(fā)明，再到產(chǎn)品下產(chǎn)線，都在一個實驗室里完成?？茖W(xué)界與產(chǎn)業(yè)界的脫鉤在這里被鏈接。

松山湖材料實驗室這塊試驗田要破解的是一道全球性難題：跨越從科研成果到生產(chǎn)力的“死亡谷”。從“前沿基礎(chǔ)研究”到“應(yīng)用基礎(chǔ)研究”，再到“產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究”，最終實現(xiàn)“產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化”的全鏈條創(chuàng)新模式是他們提出的一個解題思路。

2017年，經(jīng)濟強省廣東提出自身需要從科技產(chǎn)業(yè)中心向科學(xué)發(fā)現(xiàn)中心轉(zhuǎn)變，在網(wǎng)絡(luò)空間、先進制造、材料、再生醫(yī)學(xué)與健康領(lǐng)域啟動第一批四家省實驗室建設(shè)，專攻材料的松山湖材料實驗室在那一年于東莞落地。

雖然是省實驗室，但松山湖材料實驗室對標的都是美國橡樹嶺國家實驗室、阿貢國家實驗室、日本物質(zhì)材料研究機構(gòu)這樣國際頂級國家實驗室，這些實驗室在不可替代的核心競爭力、一流的科技創(chuàng)新人才高地、高效的成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和廣泛的輻射帶動作用等方面為其他實驗室提供了標桿效應(yīng)。

在這個科技實力愈發(fā)成為國家之間的戰(zhàn)略競爭點、科技創(chuàng)新必須成為經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展驅(qū)動力的大時代里，松山湖材料實驗室背負著多重使命。

跨越鐵索橋

松山湖材料實驗室由東莞市政府、中國科學(xué)院物理研究所和中國科學(xué)院高能物理研究所共建，總經(jīng)費預(yù)算約120億元，通過布局公共技術(shù)平臺和大科學(xué)裝置、前沿科學(xué)研究、創(chuàng)新樣板工廠、粵港澳交叉科學(xué)中心四個核心板塊，開展長期性持續(xù)的、多學(xué)科交叉融合的材料科學(xué)前沿基礎(chǔ)研究，攻關(guān)產(chǎn)業(yè)核心關(guān)鍵技術(shù)和破解關(guān)鍵領(lǐng)域重大科技難題。

在實驗室展廳的最顯眼位置，寫著這么一句話：在科技成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移的“死亡谷”上架起一座鐵索橋。實驗室主任汪衛(wèi)華對此進一步解釋是，按照普遍的科學(xué)發(fā)展規(guī)律，新材料從實驗室到商業(yè)化通常需要至少20年時間，松山湖材料實驗室希望通過聚焦一些處于突破邊緣的技術(shù)，以合適的政策、方法或者合作方式提高轉(zhuǎn)化效率，加快技術(shù)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益的速度。

但科研成果從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用的過程很復(fù)雜，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化過程中，企業(yè)經(jīng)常抱怨“想法很好但成本很高”導(dǎo)致“成果很好但難以落地”的窘狀。隨著近年來人們對科技成果轉(zhuǎn)化復(fù)雜性的認知逐漸加強，從樣品到商品的轉(zhuǎn)化已經(jīng)被認知是科技成果轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵步驟，但實際上中間還隔著一個重要環(huán)節(jié)：產(chǎn)品。為了在死亡谷上架起一座鐵索橋，松山湖材料實驗室理事長王恩哥在實驗室建立伊始，就開創(chuàng)性地打造了創(chuàng)新樣板工廠板塊，將出“產(chǎn)品”作為板塊定位，著力解決科研成果從樣品到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的斷檔。

動力電池在改變?nèi)蚰茉唇Y(jié)構(gòu)的同時也在改變著全球產(chǎn)業(yè)格局，電動汽車想要充電速度更快、續(xù)航時間更長、電池更加安全，需要以動力電池的材料革新作為突破口。動力電池的成本占新能源電動汽車總成本的50%左右，電池的材料則占到了動力電池成本的50%左右?？梢哉f，電池的材料不僅決定了電動汽車的性能，也決定了其成本。

鋰和鈷是當(dāng)下動力電池中正極材料的重要成分。中國作為鈷稀缺國，鈷材料幾乎都要依賴進口，鋰則因動力電池?zé)岢倍鴥r格飆升且波動性很大，企業(yè)如果在新一代材料研究的突破中替代或者大幅減少這兩種原料的使用，就能讓產(chǎn)品具有更大的價格優(yōu)勢。

輕元素先進材料與器件團隊實驗室。圖/松山湖材料實驗室供圖

這就是中國科學(xué)院物理所黃學(xué)杰及其團隊的研究構(gòu)想，制造替代鈷，并大幅減少鋰使用的鎳錳酸鋰正極材料。團隊中的馬曉威向《財經(jīng)智庫》調(diào)研組介紹，團隊此前已有近30年的研究積累，隨著松山湖材料實驗室的建立，他們從北京的實驗室來到了產(chǎn)線，與工程師一道研究如何讓這個關(guān)鍵材料的革新成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

經(jīng)過三年多的研發(fā)，目前第三代鋰電池材料技術(shù)已經(jīng)成熟。相比于目前占主流的二代磷酸鐵鋰電池，第三代高電壓鎳錳酸鋰電池的能量密度提升約50%，達到600瓦時/升，而每千瓦時電池的成本能降低30%，安全性能也更好，團隊已經(jīng)在中試線解決了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性問題。

對于一般實驗室來說，產(chǎn)品通過了中試就可以交給市場了，但松山湖材料實驗室的做法還要再進一步。汽車企業(yè)有著強大的生產(chǎn)慣性，雖然第三代電池在性能和安全上都更勝一籌，但企業(yè)對于成為第一個吃螃蟹的人還是會有所顧忌。松山湖材料實驗室在這個階段就拉入企業(yè)共同合作，與廣汽埃安、欣旺達等龍頭企業(yè)共建1GWh的第三代電池示范工廠，這將驗證產(chǎn)品具備大規(guī)模生產(chǎn)的能力，也就是作為商品進入市場的能力。產(chǎn)線預(yù)計2023年內(nèi)投產(chǎn)，2024年就將為部分車廠提供產(chǎn)品。

縱觀創(chuàng)新發(fā)展史，一個發(fā)明創(chuàng)意僅證明了理論價值還遠遠不夠，必須能制造出來并且比原有產(chǎn)品做得更好或者成本更低，才能成為一項真正改變產(chǎn)業(yè)并且具有商業(yè)價值的成果。松山湖材料實驗室的創(chuàng)新樣板工廠就是與企業(yè)一同，加速這一商業(yè)價值變現(xiàn)的過程。

在跨越死亡谷的道路上，松山湖材料實驗室的經(jīng)驗還包括打通產(chǎn)業(yè)鏈，與東風(fēng)汽車、君樂寶、中鋁、中建、寶武特冶、中航發(fā)、一汽、南方電網(wǎng)、立訊精密、中石化、江蘇芯澄等大型央企、頭部企業(yè)及地方所屬“專精特新”企業(yè)深度合作，打造“室企共建聯(lián)合工程中心”，共同攻克產(chǎn)業(yè)技術(shù)難題；同時打通資本鏈，與粵科母基金設(shè)立3億元規(guī)模的新材料投資基金，與國投集團設(shè)立5.55億元規(guī)模的創(chuàng)投基金，支持產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)全鏈條的創(chuàng)新服務(wù)模式。

成立五年以來，松山湖材料實驗室已引進25個創(chuàng)新樣板工廠團隊，直接孵化的42家產(chǎn)業(yè)化公司中，16個項目融資超6億元、市場估值超30億元，公司銷售額突破4.5億元，已認定國家高新技術(shù)企業(yè)有6家，超20家公司進入頭部企業(yè)供應(yīng)商名錄，主要分布在新能源汽車、儲能電池、半導(dǎo)體、生物醫(yī)藥、先進制造和裝備、新型功率器件等領(lǐng)域，包括新材料超快激光極端精細加工技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、多孔陶瓷及其復(fù)合材料、第三代半導(dǎo)體材料和器件、骨水泥、仿生控冰冷凍保存材料等一批前沿科技的產(chǎn)業(yè)化項目。

時間，時間，還是時間

對于東莞這樣一個地級市，拿出數(shù)十億元持續(xù)支持一個實驗室，對其是寄予了厚望的。以“世界工廠”著稱的東莞，期望充分利用松山湖材料實驗室在關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)和顛覆性技術(shù)創(chuàng)新攻關(guān)上取得的實質(zhì)性突破，彌補東莞在先進制造領(lǐng)域源頭創(chuàng)新的短板。

除了能夠孵化出一個又一個新項目，給實驗室所在的東莞市帶來看得見摸得著的經(jīng)濟效益，汪衛(wèi)華認為，還應(yīng)看到為地方帶來的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)價值。

材料是所有產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，材料科學(xué)也因此無所不包。實驗室從一建立，就考慮到東莞本身的產(chǎn)業(yè)特征，將研究方向聚焦在半導(dǎo)體、金屬材料和能源材料等方向。新材料是東莞“4+5”戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)集群中的五大新興產(chǎn)業(yè)之一，在先進化工材料、有色金屬材料、新能源材料、新型顯示材料、第三代半導(dǎo)體材料、關(guān)鍵電子材料以及先進紡織材料等七大領(lǐng)域具有較強發(fā)展?jié)摿Α?/p>

這樣的規(guī)劃可以最大限度地發(fā)揮本地已有的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，以關(guān)鍵材料的供給為上游，再加上高端工程師團隊、關(guān)鍵設(shè)備的建設(shè)能力，得以聚集起一批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的企業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)鏈的集聚效應(yīng)。以上述第三代動力電池的突破就已吸引八家產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)在莞設(shè)立了研發(fā)中心。

此外，對于東莞這樣自身科研院所缺乏，科研能級較低，又以規(guī)模不大的民營企業(yè)分散發(fā)展為主的城市來說，對于公共技術(shù)平臺的需求最為迫切。松山湖材料實驗室在成立最初的一兩年間，花費大量精力和資金進行設(shè)備的能力建設(shè)，耗資15億元左右健全了國內(nèi)一流的材料制備與表征、微加工與器件、材料計算與數(shù)據(jù)庫等平臺。

對于買不起動輒幾千萬設(shè)備的中小企業(yè)來說，松山湖材料實驗室相當(dāng)于在當(dāng)?shù)亟艘凰髽I(yè)“三甲醫(yī)院”，成果可以在那里進行檢驗，技術(shù)問題也可以被診斷并共同找出解決方案。幾年下來，平臺已經(jīng)累計服務(wù)企業(yè)超過250家。

科技成果轉(zhuǎn)化的死亡谷曲線

資料來源：松山湖材料實驗室。制圖：顏斌

“產(chǎn)值十幾億的企業(yè)是東莞企業(yè)的主流，它們是最需要研發(fā)支持的一個企業(yè)群體。這個群體不可能自己投資進行研發(fā)，成本太高，不可預(yù)見性太強；但如果發(fā)現(xiàn)了機會，它們是愿意和實驗室一起來做些事情的?！睂嶒炇腋敝魅务T稷介紹道。

而對于科學(xué)家來說，從關(guān)注實驗室里的科研數(shù)據(jù)，到走出實驗室關(guān)注企業(yè)家們實際遇到的技術(shù)難題，也可以產(chǎn)生意想不到的化學(xué)反應(yīng)，技術(shù)痛點也可以濃縮成科學(xué)問題。據(jù)介紹，面向產(chǎn)業(yè)需求、解決產(chǎn)業(yè)痛點的新型高性能軟磁非晶合金材料及其高效開發(fā)、基于先進光源表征技術(shù)的海洋鈦合金涂層熔覆組織調(diào)制與服役性能評價、高能量密度二次電池材料及電池技術(shù)研究等都已入選國家自然科學(xué)基金委重大項目等國字頭研究項目。

OpenAI的團隊科學(xué)家在最近大熱的《為什么偉大不能被計劃》中，提及了跨界交流對于產(chǎn)生偉大突破的重要性，“從長遠來看，最終能徹底征服‘搜索空間的人，必然是一群有著不同興趣愛好的聰明頭腦，而不是僅憑任何一個單獨的目標來孤軍奮斗的個人”。

硅谷之所以成為20世紀科技革命的中心，正是因為在那里結(jié)合了科學(xué)專業(yè)知識、制造技術(shù)和富有遠見的商業(yè)思維。加州有大量從斯坦福大學(xué)畢業(yè)的專業(yè)工程師，有軍方大量國防資金的資助，文化和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)一樣重要。最聰明的工程師都覺得這里潛力無限；帶著新奇點子想要創(chuàng)業(yè)的企業(yè)家們也將這里視為圣地般的發(fā)源地。

國內(nèi)也已經(jīng)出現(xiàn)了科研機構(gòu)拉動產(chǎn)業(yè)生態(tài)形成的案例。中國科學(xué)院納米所在2006年的建立被認為是蘇州納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，前沿技術(shù)策源地、國家級平臺、幾百位科研人員，形成了對納米產(chǎn)業(yè)人才的磁性力。

2022年，在蘇州納米所建立的16年后，蘇州全市納米產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)已有1128家，產(chǎn)值規(guī)模達1460億元，納米企業(yè)數(shù)量、納米技術(shù)專利布局等指標領(lǐng)先全國，納米城所在的蘇州工業(yè)園區(qū)躋身全球五大納米產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)之一。

“除了將實驗室建成材料研究和成果轉(zhuǎn)化的全鏈條高地，我們也希望它成為一個材料科學(xué)人才的集聚高地，包括科研人才、工程師以及一些企業(yè)家”，主任汪衛(wèi)華如此說道。

在國際形勢發(fā)生巨變、國內(nèi)宏觀經(jīng)濟環(huán)境出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性變化的大環(huán)境下，“卡脖子”技術(shù)的突破具有前所未有的急迫性，地方上更是希望對科技的投入快速轉(zhuǎn)化為新的經(jīng)濟增長驅(qū)動力。但是，無論是在硅谷還是蘇州，生態(tài)的形成取決于許多的不確定因素，而唯一的確定因素就是時間——產(chǎn)業(yè)生態(tài)和創(chuàng)新文化的形成需要長時間的積累。對于才剛剛成立五年的松山湖材料實驗室來說，還需要被給予更多的時間和耐心。

科技成果轉(zhuǎn)化體制再探索

科技創(chuàng)新體制的改革從來都不是一個新問題。從上世紀80年代開始，我國建立的以高度集中管理和單一計劃調(diào)節(jié)為顯著特征的科技體制，愈發(fā)無法適應(yīng)市場經(jīng)濟的新要求，科研機構(gòu)和高校與企業(yè)“背對背”，互不了解對方的進展與需求，科技界與經(jīng)濟界分割的現(xiàn)象愈加明顯。我國通過多次科技體制改革將科研機構(gòu)和人員推向市場及推動科技成果產(chǎn)業(yè)化，國家工程研究中心、國家重點實驗室等都是歷次改革的產(chǎn)物。但直到如今，科技成果轉(zhuǎn)化能力相對薄弱、轉(zhuǎn)化體制機制不暢、企業(yè)創(chuàng)新能力不足等問題仍待解決。

為提高科技創(chuàng)新效率，培育了大量隱形冠軍的德國弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進協(xié)會是中國考察團最愿意去取經(jīng)的地方。前機械工業(yè)部總工程師、國家制造強國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會委員朱森第從上世紀80年代就開始參與科技成果專家機制設(shè)計和改革，他在多次前往考察弗勞恩霍夫后總結(jié)了幾條成功經(jīng)驗：經(jīng)費靈活、技術(shù)來源多、了解企業(yè)有實踐經(jīng)驗的管理人掛帥、人才發(fā)展通道多元。他在松山湖的探索中看到了其中一些方法正在被實踐。

2020年，東莞制定出臺了《松山湖材料實驗室建設(shè)發(fā)展專項扶持辦法（試行）》《松山湖材料實驗室財政專項經(jīng)費使用管理辦法（試行）》兩項政策，賦予材料實驗室研究方向選擇、科研立項、技術(shù)路線調(diào)整、人才引進培養(yǎng)、職稱評審、科技成果處置和經(jīng)費使用等方面的自主權(quán)。根據(jù)《辦法》，該實驗室不定行政級別、不設(shè)工資總額限制，實行社會化用人和市場化薪酬制度，充分賦予實驗室人事、財務(wù)、薪酬、科研組織等自主權(quán)。

人才是實驗室建設(shè)中最看重的“軟資產(chǎn)”，培育人才團隊則是實驗室建立以來最重要的工作。實驗室采用了多元化人才引進和激勵機制，以“不為所有、但為所用”為原則，實施“全職+雙聘”人員管理機制，讓人才真正感受到這是一個可以放開手腳進行創(chuàng)新探索的平臺。

截至2023年6月，實驗室總?cè)藬?shù)超1000人，全職人員600余人，引進了7位兩院院士及35名海外高層次人才。

不得不承認，比起北上廣深等城市，東莞在吸引高端人才方面不占優(yōu)勢。但對于許多科研人員來說，科研學(xué)術(shù)的氛圍是他們更看重的。也正因此，松山湖希望創(chuàng)造一個真正適合進行科學(xué)研究，進行創(chuàng)新的文化氛圍。

在總預(yù)算方面，年度經(jīng)費由實驗室自己拿主意。實驗室根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合年度重點工作，編制年度經(jīng)費預(yù)算。經(jīng)征求管理部門意見，通過理事會審議后形成年度運營建設(shè)經(jīng)費預(yù)算。

具體到項目經(jīng)費，松山湖材料實驗室的自主立項項目從申請、函評到預(yù)算批準和項目啟動一般只需兩個月，如果有優(yōu)質(zhì)項目，可以即時進入到評審程序、立項程序。項目立項通過后，賦予研究人員項目經(jīng)費管理的自主權(quán)，除了“負面清單”的內(nèi)容外，可按照科研工作需要靈活調(diào)劑使用經(jīng)費。

激勵機制則是另一個影響科技成果轉(zhuǎn)化效率的重要問題，松山湖材料實驗室尤其在知識產(chǎn)權(quán)的明確和分配方面進行了革新。我國規(guī)定國家設(shè)立的高等院校、科研機構(gòu)科研人員完成的職務(wù)科技成果所有權(quán)屬于單位，成果完成人可以在產(chǎn)生收益時參與收益的分配，科學(xué)促進法獎勵辦法提出分配比例不能低于50%，但在實踐中難以落地，這也大大限制了科研單位和科研人員進行科技成果轉(zhuǎn)化的積極性。

2020年九部門聯(lián)合印發(fā)的《賦予科研人員職務(wù)科技成果所有權(quán)或長期使用權(quán)試點實施方案》提出的改革方案將確權(quán)分成了兩步走，第一步明確職務(wù)科技成果所有權(quán)仍屬“單位”，第二步再明確由“試點單位”將“歸單位所有的職務(wù)科技成果所有權(quán)賦予成果完成人（團隊），試點單位與成果完成人（團隊）。廣東省實驗室在建立時就注意建立有利于知識擴散、成果轉(zhuǎn)化的知識產(chǎn)權(quán)和科技成果管理制度，提出“試點開展以事前產(chǎn)權(quán)激勵為核心的職務(wù)科技成果權(quán)屬改革，賦予科研人員科技成果所有權(quán)”。

松山湖材料實驗室在將人才團隊引進之前，就將知識產(chǎn)權(quán)的問題明確，人才團隊所屬單位可以獲得一定比例的轉(zhuǎn)化收益，剩下的部分實驗室留存20%，獎勵團隊80%。“目前已經(jīng)有企業(yè)走通了整個流程，完成了個人所有權(quán)在工商、法律上的確權(quán)。”馮稷表示。

從2017年開始，五年的時間對于一個實驗室來說還只是剛剛起步，除了通過引進技術(shù)已經(jīng)比較成熟的技術(shù)團隊幫助“東道主”東莞邁上從追隨到引領(lǐng)的科技創(chuàng)新之路，松山湖材料實驗室同時聚焦在人才、科研氛圍、設(shè)備裝置等能力建設(shè)上，汪衛(wèi)華院士認為，當(dāng)能力建設(shè)的土壤已經(jīng)具備，其他都是水到渠成。

第一批松山湖材料實驗室的建設(shè)者們對于二三十年后的實驗室提出了更高的期望：于科研，能有原創(chuàng)性的材料基礎(chǔ)突破產(chǎn)生自實驗室；于人才，一批尖端材料科學(xué)人才由實驗室自己培養(yǎng)出來；于國家，材料科學(xué)的文化得以沉淀下來。