近日,今年的諾貝爾獎陸續揭曉。物理、醫學、化學等幾大自然科學獎項再次落戶幾個傳統諾獎獲得大國。其中化學獎授予了法國女科學家埃瑪紐埃勒·沙爾龐捷和美國女科學家珍妮弗·道德納,以表彰她們在基因組編輯方法研究領域作出的貢獻。
每每到這個時刻,那個問題一定又會冒出來:為什麼我們是化學大國、化工大國,卻從未獲得諾貝爾化學獎?
也許有人不屑于那個諾貝爾獎。但他們可能有所不知,目前國内化工産業中一批被卡脖子的技術,正是諾貝爾獎的獲得者們攻下來的。
比如——
光刻膠
我國雖然已成為世界半導體生産大國,但因為涉及的技術難題衆多,高級芯片用光刻膠幾乎全部依賴進口。而德國科學家施陶丁格因發明了相襯顯微鏡解決了光刻膠的生産難題,在1953年獲得諾貝爾化學獎。
光刻膠在半導體材料領域與光刻工藝緊密相關,是精細化工行業技術壁壘最高的材料,生産工藝複雜,需要長期的技術積累,其重要性十分突出。半導體光刻膠核心技術和95%的市場被美日占據,日本的JSR、信越化學、TOK、住友化學,美國的SEMATECH、IBM等。
如果說光刻機是發動機,那麼光刻膠就是汽油一樣的燃料,必不可少。國産高端光刻膠依賴進口的現狀,在現在的國際貿易形勢之下,核心技術及材料的缺失将帶來整個行業的癱瘓。
2018年彩虹集團正性光刻膠項目投産
2005年以前,我國在光刻膠方面的專利申請極少,2005-2011年開始進入快速增長期,2011-2017年進入平穩期。到2019年上半年,國内申請人共申請了兩千多件。中國科學院、京東方、奇美實業股份有限公司(台灣地區)占據申請量前3位,申請量分别為238件、216件、150件,另外還有幾家企業,中芯國際集成電路、中國電子信息産業集團、TCL集團、台灣積體電路、華中科技大學、上海交通大學、蘇州華飛微電子、友達光電。但是,總體上國内申請人僅有10%的實效專利,主要還是在研究院和高校,技術轉化率待提高。
醫學影像設備元器件
目前國産醫學影像設備的大部分元器件依賴進口,整個産業完全掌握在外企手裡。而瑞士科學家理查德·恩斯特因在對化學體系中電子轉移反應理論的貢獻提高了醫學影像設備元器件的功能,在1992年獲得諾貝爾化學獎。
中科院分子影像重點實驗室團隊做過一次調研顯示,在傳統醫學成像(CT、磁共振等)上,我國最早的專利比美國平均晚20年。在專利數量上,美國是我國的10倍。這意味着整個産業已經完全掌握在國外企業的手裡了,所有的知識産權,所有的原創成果,所有的科研積累都在國外,中國隻占很少的一部分。更現實的情況是,在這一“賽道”中,已領先發展50年的國外龍頭企業布下大量的“專利”壁壘,限制了後來者的跟随和超越。
與其在過去的傳統影像上競争,不如在新的、更前沿的影像領域直接和國外展開競争。分子影像這條道路上,我國目前與國外齊頭并進。
“分子影像”,即通過把造影劑打到人體内标記生物分子,進而看到人體内基因、蛋白等分子變化,可直接在活體上看到體内分子活動。分子影像的概念1999年才在國際上被提出,我國2002年跟進。現在在該領域的論文發表、知識産權積累、國際國内專利數量上我國跟國外差不多。
環氧樹脂
目前國内生産的高端碳纖維所使用的環氧樹脂全部都是進口的。而美國科學家艾倫·黑格、美國科學家艾倫·馬克迪爾米德和日本科學家白川英樹,因發現和發展了導電聚合物,在2000年獲得諾貝爾化學獎。
掃描電鏡
每年我國要花費超過1億美元采購幾百台進口掃描電鏡。而美國科學家埃裡克·白茲格、德國科學家斯特凡·赫爾和美國科學家威廉姆·艾斯科·莫爾納爾,因在超分辨率熒光顯微技術領域取得的成就,在2014年獲得諾貝爾化學獎。
掃描電子顯微鏡(SEM),它是介于透射電鏡和光學顯微鏡之間的微觀形貌觀察手段,利用二次電子信号成像的方式來觀察樣品的表面形态,逐點成像。僅在材料領域,就有80%的研究必須使用掃描電鏡。
國産掃描電鏡占據的市場份額很小(僅5%—10%),并且技術指标和國外主流有一定的差距,正是如此,我國每一年都需要從美日德等國進口上億美元的掃描電鏡。如果有一天美國以此大做文章,進行掃描電鏡的制裁,那麼将很大程度影響我國科研與工業領域的發展。
透射式電鏡
冷凍電鏡技術是國際上重大科研領域對象,而透射式電鏡的生産能力是冷凍電鏡制造能力的基礎之一。令人感到遺憾的是,中國的蛋白質3D高清照片,全部依賴進口透射式電鏡。目前世界上生産透射電鏡的廠商隻有3家,都分布在歐美發達國家,國内沒有一家企業能夠生産。而瑞士科學家雅克·杜波切特、德國科學家阿希姆·弗蘭克和英國科學家理查德·亨德森,因在冷凍電子顯微鏡方面的貢獻解決了透射式電鏡的難題,在2017年獲得諾貝爾化學獎。
锂電池隔膜
锂電池四大核心材料中,正、負極材料、電解液都已實現了國産化,唯獨隔膜仍是短闆。國産隔膜主要供應低端3C類電池市場,高端隔膜技術具有相當高的門檻,不僅要投入巨額的資金,還需要有強大的研發和生産團隊、純熟的工藝技術和高水平的生産線。不得已,我國高端隔膜目前依然大量依賴進口。而日本科學家吉野彰、美國科學家約翰·古迪納夫和英國科學家斯坦利·威廷漢,因在锂離子電池研發領域的貢獻,在2019年獲得諾貝爾化學獎。
發現沒有,所有化學獎獲獎成果都是原創發現,是從0到1的基礎科學,而不是從1到10的應用科學。而且,獲獎者都是經過漫長歲月才終于得到認可的。
可以想象,在一個視一夜暴富為圖騰的社會,隻有傻子才會甘願坐幾十年的冷闆凳去研究什麼基礎科學,而且就算想坐也未必坐得成。
于是,有人抖起了機靈,另辟蹊徑——隻要組織一場會戰,搞一場聲勢浩大的運動,再肯往裡砸錢,就可以讓自己的科技水平實現彎道超車。這種主張甚至一度成為一個流行的“共識”。其實稍微動一下腦子就可以發現,這樣的想法有多麼不科學,又是多麼可笑。天下哪有這樣的好事,難道那些獲得諾貝爾獎的科學家們都是傻子?那些努力創造科研氛圍的國家都不開竅?不管是在科研攻關上還是技術進步上,彎道超車都不是一個好的比喻,更不是一個正确的主張。
科技發展要達到先進水平,需要教育、文化、科學、人才等各方面的深厚基礎和良好的體制環境及長期的探索與積累。離開這些,指望靠彎道就能超車是從根本上違背了科學精神和科技發展的規律,要麼會流于空談,要麼會助長急功近利、投機取巧甚至弄虛作假等等不良作為。結果不是什麼彎道超車,而是弄巧成拙、欲速不達,迷失在錯誤的彎路上。如果還是抱着這種浮躁的心态,還想耍個小聰明,我們的科研實力不可能有任何競争力。讓搞科研的人能夠真正沉下心來,卧薪嘗膽,心無旁骛地鑽進他們的研究中,這才是社會應該做的。
反思一下吧,拿不到諾貝爾自然科學獎,代表我們在基礎學科上的投入不夠;代表我們沒有多少人願意靜下心來研究學問;代表我們的教育理念可能存在某些問題;代表我們的社會價值觀出現了某些錯誤導向。最終,代表我們還就是要被人家卡脖子。
文章來源:《中國石油和化工産業觀察》雜志(作者:謝湘甯)
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