中英科技合作聚焦：納米與材料科學合作蓄勢待發(fā)
2008-01-04 來源：中國聚合物網(wǎng)
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人們耳熟能詳?shù)募{米技術早已經(jīng)與化學、物理、生物等多個學科發(fā)生奇妙的交叉和融合，為這些領域支撐起更大的發(fā)展空間。而材料科學作為另一個激動人心的領域，直接影響著建筑、汽車、衛(wèi)生保健、電子產(chǎn)品等與人們生活息息相關的方面。在能源短缺、氣候變暖的今天，納米和材料科學肩負起改善人類生活質量和環(huán)境的重要使命，承載著人們的希望。
中英科技雙邊合作計劃于2005年1月簽署后，兩國在多個方面積極嘗試開展合作，納米和材料科學正式成為六大優(yōu)先合作領域之一。兩年來，雙方建立了由著名材料學家、英國牛津大學教授George Smith領銜的英中材料協(xié)會，并最終確立了納米材料、能源材料和生物材料三大優(yōu)先合作領域。
2007年12月28日，《科學時報》記者經(jīng)過多方努力，終于在北京見到了英國倫敦大學學院教授郭正曉，他此次回國的主題依然是協(xié)調中英合作事宜。
我代表“中方”
當眼前這位樸實憨厚的“洋”教授說出“我代表中方”時，任何人都要懷疑自己的耳朵。要知道他已經(jīng)在英國生活了23年，曾在英國多所大學任職，從未在國內(nèi)作長期停留。不過他緊接著的一句話讓人恍然大悟：“我代表中方，中間的中！
郭正曉1984年就遠赴英國，博士畢業(yè)后，他在1995年正式進入英國的學術系統(tǒng)，開始從事結構材料和能源材料的研究工作。在中國出生、在英國發(fā)展的背景令他能夠擁有中國文化給予的洞察力和英國文化給予的敏感度，使他具有促進中英合作的得天獨厚的條件。郭正曉說：“催化劑能夠減少反應的障礙，我就是要起到催化劑的作用，最大限度地減少中英合作的障礙！
由于之前一直和中科院金屬所、物理所和國內(nèi)一些大學有合作關系，因此在得知中英納米和材料合作啟動后，郭正曉意識到自己可以起到很好的橋梁作用：“出國后人們?yōu)樽鎳⻊盏姆绞娇梢圆灰粯，像我這樣回來晚的人或許可以用一些特殊方式，對中英合作起到更積極的作用！
在郭正曉等人的協(xié)調下，2005年12月，首屆中英先進材料論壇在重慶召開，以Smith領銜的英方頂尖納米和材料科學家悉數(shù)到場，與中國同仁一道，制定了未來中英合作的基本框架，并將輕合金、復合材料和功能材料定為未來合作的潛在主題。
為了讓中英材料科學合作持續(xù)發(fā)展下去，郭正曉還和英國其他科學家一道，建立了中英材料科學和納米技術籌劃指導委員會，籌劃未來的合作線路圖。
郭正曉說，中英雙方到目前為止已經(jīng)在兩國召開了四五次會議，合作進展很快，每次都有新的認識。尤其是第一次會議，由于很多科學家在此之前彼此并不太了解，因此有“破冰”的效果！斑@些研討、技術交流和政策交流特別側重于合作的前景和問題，可對合作可能性有更全面的認識，比如語言、基金資助方式、到位情況等給合作帶來的問題和影響！
此外，中間人的努力還引起了英國各種資助機構的重視，這也促使原來的短期資助變成較大的實質性合作資助。2007年8月，在倫敦召開的中英清潔能源會議吸引了雙方頂尖科學家和資助機構的參與。會后，英國工程和自然科學研究委員會（EPSRC）決定出臺一項600萬英鎊的特殊計劃，專門用于資助未來能源材料和納米結構方面的研究。其他很多研究申請?zhí)岚敢步吁喽痢?/DIV>
歷史和現(xiàn)實的互補性
沒有互補性就沒有合作，那么中英兩國納米和材料科學研究的互補性在哪里？郭正曉認為，這種互補性應該分兩個層面。
首先，英國的納米和材料科學研究開展得較早且較快，處在世界前列，有好的經(jīng)驗、技術，也一直強調創(chuàng)新。數(shù)據(jù)表明，其科研投入產(chǎn)出比在全球最高。因此，同英國合作可以讓中國更快地接觸前沿科學和管理方式。郭正曉特別強調，英國有許多基礎性很強的研究，它們與應用掛鉤緊密，或者根本就是因應用需求而生。他認為，英方研究的一個很好的亮點是，從基礎研究出發(fā)，設計出先進有效的設備，將設備作為成果轉化為一個公司。不光科研做得好，而且能夠及時產(chǎn)業(yè)化。他說，英國科技發(fā)展的戰(zhàn)略也已經(jīng)從強調原來的本地產(chǎn)業(yè)化、本地利用轉變?yōu)楸镜亻_發(fā)，用靈活的機制滋生中小企業(yè)，將這些科研成果快速轉化為產(chǎn)品，將科研成果快速推廣到世界。
相比之下，國內(nèi)的特點是經(jīng)濟發(fā)展快，納米和能源是重點，而且中國有很龐大的研究隊伍，并且科研經(jīng)費在增加。尤其是在1990至1999年的10年間，中國納米科學研究的水平和論文數(shù)量攀升入世界前列，目前從事納米研究的中國科學家超過3000人！斑@些是最吸引英國人的地方！惫龝哉f，“為了擴大影響力，英方愿意與大國合作，尤其是在能源、環(huán)境、醫(yī)學等關鍵科學領域。研究的財富是全人類的，不應該受到國界限制！
郭正曉特別提到Smith，他是此次中英合作的英方“焦點”人物。據(jù)介紹，Smith的整個科研生涯都致力于微觀結構分析技術的開發(fā)和利用，目前最微觀的結構分析技術——三維原子探針（3DAP）是他最突出的貢獻。由于材料性能的最終影響因子是在比納米更小的原子尺寸上，而原子尺度的結構很難直接觀察，所以要利用原子探針的方法，通過電子束和結構的相互作用，間接“看”到原子尺度結構。Smith開發(fā)的位置敏感探針最終實現(xiàn)了三維原子探針，從探究材料的二維尺度邁向了立體結構，更好地表征了整個材料的性能，是通過分析原子來了解物質化學成分的不均勻性的一種不可替代的方法。它能夠探測各種合金元素在納米晶材料不同相態(tài)及界面上的分布，以及測量比納米尺度更小的結構變化和缺陷，從而在鋼鐵性能優(yōu)化中起到很大作用。這項成就讓Smith獲得了很多獎項和專利，材料界有名的雜志《材料學報》曾將年度大獎授予給他，而他也因此成為英國皇家學會院士。
另一方面，郭正曉指出，納米科學技術貫穿于整個自然科學，而每個研究團體、每個科學家的能力都是有限的，都是從技術和知識的某一層面來認識問題，因此，不同人的想法和處理方式都有他的精力所在和特點所在。“科學之所以會進步就是因為大家都能從不同角度對同一個重要問題作出貢獻，所以說納米合作的互補性是普遍存在的。有些時候，科學的發(fā)展是添磚加瓦式的，今天和明天的互補性也不一定固定，而是動態(tài)的。”
采訪中，郭正曉關注更多的問題是如何最好地利用這些互補性，盡量通過交流，減少交叉重疊的部分，減少不必要的人才和資金浪費。他舉了兩個例子，在能源材料方面，英國在開發(fā)非貴金屬催化劑或者生物催化劑（比如氫化酶）來增加再生能源的利用效率方面走在世界前列，中國在這方面弱一些，但中國有豐富的生物資源和自然資源，這方面的合作能夠對整個清潔能源領域起到推動作用。此外，英國對氫和儲氫結構的相互作用機理研究較早，一些研究手段比較先進，而中國在這方面發(fā)展很快，而且有潛在的應用需求，因此加強合作很有意義。
自由的合作模式
郭正曉說，中英納米和材料科學合作與其他優(yōu)先領域相比，關注的范圍無疑是較為廣泛的。僅能源材料這個新概念就包含了和能源領域密切相關的多種材料，比如減輕車輛重量、提高發(fā)動機溫度等一些提高能源利用效率的結構材料。此外，一些功能納米材料也是其重要組成部分，如光電材料、光催化材料、儲能材料、抗核輻射材料等。正因為如此，中英納米和材料的合作模式也比較自由。
由于不同的項目中，中英雙方的背景和貢獻的科技含量不同，出資和管理層面很難制定嚴格的模式。因此，除一般的參照模式外，中英納米和材料科學合作的一個深層協(xié)議就是將研究選題和成果共享協(xié)議完全留給科學家自己去協(xié)商制定，只要雙方達成共識就行。郭正曉說，目前雙方還沒有細化的合作題目，目的就是不想給雙方科學家太多限制，最大限度地讓他們自己找出有互補性、有意義的突破點。而在合作過程上，目前主要希望能夠通過研究生和研究人員的短期互訪增加交流。
中英科技伙伴計劃框架下的其他合作領域有些已經(jīng)建立了聯(lián)合實驗室，如中醫(yī)研究、航天合作等。郭正曉說，這些做法實際上意味著英方的投入會高一些，來中國國內(nèi)的人也會多一些。而由于納米和材料科學所涉及的范圍較為寬泛，建立聯(lián)合實驗室并非是必然的形式。
挑戰(zhàn)中期待爆發(fā)
事實上，中英雙方在納米和材料領域的合作已經(jīng)很久了，但以前只是點對點的合作，沒有系統(tǒng)化和協(xié)作化，如英國皇家學會和中國科學院每年互派短期訪問學者。郭正曉表示，這種小規(guī)模的合作已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)在的需求，中英納米和材料科學合作正是在這種大形勢下誕生的。而在歐盟強調與中國合作的大背景下，中英合作從某種意義上會促進中國和整個歐共體的合作。
經(jīng)過兩年的合作前期準備，中英雙方目前已經(jīng)有了一些合作項目。郭正曉表示，盡管中英目前尚未進入全面合作階段，但發(fā)展?jié)摿艽蟆榱舜龠M應用研究，越來越多的力量比如英國研究理事會（RCUK）和EPSRC都已經(jīng)或正準備加入到合作中來！20多年前要想請英國科學家來中國都不太愿意，現(xiàn)在他們卻非常積極，一方面由于當時不太了解中國，另一方面證明了中國經(jīng)濟和科技實力的飛躍對合作的推動作用。”郭正曉這樣評價。
據(jù)介紹，最近中科院金屬所已經(jīng)和英國的羅-羅公司達成協(xié)議，將與英國伯明翰大學一起合作，以鈦和鋁金屬化合物為主要原料，開發(fā)提高發(fā)動機效率的零部件。另外，英國牛津大學、帝國理工和倫敦大學學院與中方以中科院金屬所、化學所、大連化物所和南開大學為主的合作伙伴小組，在氫能源和燃料電池方面正在申請項目，雙方已經(jīng)有了共同署名的論文。一旦資金到位，將能夠立刻開展全面合作。“這次回國，也就是為這個合作做一些工作，特別去了幾個單位，商定具體的合作細節(jié)。另外，此行也是為了確立中方的‘焦點’人物，讓他代表中英材料籌劃指導委員會協(xié)調合作事宜！惫龝哉f。
不過，中英合作的挑戰(zhàn)和障礙肯定存在，比如中英不同的法律帶來的技術共享的潛在問題。郭正曉說，在合作之前，就應該將知識產(chǎn)權條款弄清楚，中間人也可以在出現(xiàn)問題前多做一些工作，起一些調停作用。而另外一個較大的挑戰(zhàn)來自兩個國家不同的管理機制，這在過去的一些項目中已經(jīng)露出端倪。“英方的合作項目都放在科學家身上，科學家提出好的建議就會被采納并給予資助，這是一種從下至上的資助方式，而中國正相反，是從上到下的。這可能在某種程度上造成不必要的摩擦。不過這種交叉型的資助對合作可能更有好處，不會大家同時都沒錢維持研究！
郭正曉回憶說，整個合作前期最打動他的就是中英知名科學家積極和肯定的態(tài)度，這給了他巨大的信心，也將他的顧慮徹底打消。他說：“真正實現(xiàn)合作需要雙方頂尖科學家的支持，我曾試探性地給包括Smith在內(nèi)的一些人發(fā)信，談及中英合作，得到的回復非常積極肯定，第一次會議時這些有名的材料科學家更是全都來到中國。這是我沒有想到的。沒有他們的積極支持，合作的事情不會進展這么快！
郭正曉說，國內(nèi)科學家能夠有選擇地和一些世界一流的研究團體合作是一個巨大的飛躍！耙郧坝捎谌狈α私夂徒佑|，雙方合作缺乏可選擇性，并可能會有不信任感。現(xiàn)在頻繁的國際會議和互聯(lián)網(wǎng)讓大家很快就能知道每個研究小組的實力和優(yōu)點在哪里，對彼此的了解讓大家能夠開誠布公地交談一些潛在合作問題。隨著納米和材料科學家越來越容易和愿意找到好的合作對象，中英納米和材料科學合作的明天值得期待！
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（責任編輯：曉靖）
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