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上海科技奖:高度 速度 厚度 浓度

日期:2018-03-29 【 来源 : 新民周刊 】
阅读提示:上海正在加快建设具有全球影响力的科技创新中心,抢占科技创新战略制高点,提升上海创新“高度”,打通体制机制瓶颈障碍,加快上海创新“速度”;厚植科技创新人才优势,夯实上海创新“厚度”;打造更优创新创业生态,提高上海创新“浓度”,努力为我国建设世界科技强国做出新的更大的贡献。
记者|陈 冰
 
  C919大型客机首飞,墨子号卫星上天,Panda X项目顺利开展,张江实验室作为张江综合性国家科学中心的核心力量和基础支撑正式挂牌,上海超强超短激光实验装置(SULF)正式开工建设……
  过去的一年,上海致力于服务国家战略需求,在诸多重大科技项目的研发上引领了全国之先,甚至居于世界的领先地位。3月23日,2017年度上海市科学技术奖励大会在上海展览中心友谊会堂召开,隆重表彰为上海科技事业和现代化建设做出突出贡献的科技工作者。
     其中林国强、王曦获得上海市科技功臣奖;孙毅、库尔特·赫尔曼·维特里希获颁上海市国际科技合作奖;另有包含自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖在内的268项奖项颁出,总计授奖272项(人)。
     创新是引领发展的第一动力,上海正在加快建设具有全球影响力的科技创新中心,抢占科技创新战略制高点,提升上海创新“高度”,打通体制机制瓶颈障碍,加快上海创新“速度”;厚植科技创新人才优势,夯实上海创新“厚度”;打造更优创新创业生态,提高上海创新“浓度”,努力为我国建设世界科技强国做出新的更大的贡献。
 
科技功臣功不可没
 
  作为我国手性科学领域开拓者之一,75岁的著名有机化学家林国强院士一直专注于手性基础研究,致力于在微小的分子水平上设计并构建出精妙的分子结构,并实现宏观上的奇特功能。
  说得通俗一点,世界上有种分子,它们长得就像左手和右手,看起来一模一样,却无法重叠,它们各自的化学作用也并不相同。在手性药物中,往往只有一只“手”的分子有药效,而另一只“手”不仅无效,甚至还有毒副作用。林国强研究的,就是在分子合成过程中,尽量只产生人们需要的那只“手”。
     “基础研究不仅要漂亮、深刻,更要为社会所用。”林国强喜欢看到自己的科研成果和知识变成产品造福社会。
  吉西他滨原先是进口抗肿瘤药。林国强发现,只要对其生产工艺稍作改动,就能大幅降低成本,提高产量和纯度。他将专利“新型抗癌药吉西他滨重要中间体新合成工艺”以20万元的价格转让给豪森药业,如今相关药品的销售总额已突破60亿元!
  抗高血压药“氨氯地平”、抗风湿药艾拉莫德、抗肿瘤药硼替佐米……林国强不断积累,发展起了手性分子全合成的技术平台,被国内外手性有机化学同行广泛采用。12项专利转让,取得经济效益超过80亿元。
  林国强发展的“林双烯配体”、手性胺的合成及金属催化的不对称串级一步成双环反应等,都得到了国际同行的高度认可;他的著作《手性合成》被认定为国际手性化学领域的经典之作。
  “当中国教授千方百计将学生送到国外诺贝尔奖得主的实验室深造,也有诺贝尔奖获得者却有意送学生来林先生实验室从事研究。”上海有机所党委书记胡金波说。
  2003年,2001年诺贝尔化学奖得主、日本学者野依良治推荐学生到林国强实验室做博士后,推荐信提到:“我的学生大多去了美国和欧洲,但我更愿意看到他们去中国,因为在不久的将来,中国在亚洲的科学领域中将会起到重要作用。”
  在中国的手性合成及催化领域,林国强更是受学界敬仰的先驱之一。他的《手性合成》已出版到第五版,连续13年作为专业教材。由于该领域的飞速发展,4年前,林国强决心重写此书。这如同把一座大厦推倒重建,对已年逾古稀的林国强而言任务艰巨,但他却义无反顾。
  更让人钦佩的还在于,林国强院士不仅乐于提携青年科技才俊——三位年轻的中国科学院院士——麻生明、丁奎岭和唐勇,都是当年林国强在所长任上引进的青年才俊。他还非常热心科普活动,多次面向广大青少年分享科学理念。
  32岁从德国学成回国,35岁研发出高端硅基材料SOI并实现产业化,打破了国际禁运;40岁获得国家科技进步奖一等奖;43岁当选中国科学院院士,成为当年最年轻的新聘院士;52岁当选上海市科技功臣……
  中国科学院上海微系统与信息技术研究所所长、著名材料学家王曦思维敏捷、语速飞快。一段今非昔比的经历,令他感慨万千。几年前,王曦来到法国硅片生产公司Soitec想进行考察,没想到对方却只让他在门口留影;2016年,他却被隆重地迎进了贵宾室——由王曦担任董事长的上海硅产业投资有限公司收购了该公司14.5%的股份,成为该公司的并列第一大股东。几乎同时,王曦还拍板收购了另一家生产SOI材料的芬兰公司。“他总能在市场前景还不明朗的时候,就敢于拍板。后来事实也会证明,他是对的。”与王曦合作过的人,无不佩服他勇于担当的气魄和决断力。
  SOI是一种特殊的硅片材料,用它做成的芯片,不仅速度可提高35%,能耗还降低了70%,并可适应太空辐照等恶劣环境,还是下一代集成电路芯片——硅光芯片的核心材料。早在2006年,王曦就研发出了高质量的SOI,并初步实现产业化,然而直到今天,应用之路还十分艰巨。材料是基础,但仅仅解决材料供应还不够,十几年来,王曦不断致力于为SOI构建产业生态系统:为国家提供宇航级SOI材料、发展硅基光子学、推动可能支撑中国集成电路产业实现“弯道超车”的12英寸FDSOI芯片工艺发展……王曦相信,这都将为中国未来站上世界集成电路产业的战略制高点铺下坚实的台阶。因为他的战略性思维和前瞻眼光,上海的集成电路产业抢占了战略制高点。
  王曦说,追求“市场化手段解决国家战略需求”应该是科学家的最高境界。2014年,王曦成立新昇半导体科技公司,布局12英寸大硅片生产。当时市场前景不明朗,他和中芯国际创始人张汝京为5亿元融资几乎跑断了腿。尝到融资之痛的王曦,推动成立了硅产业集团,致力于为中国自主可控半导体材料产业发展解决资金短缺的燃眉之急。随后,王曦又成立硅产业投资公司,整合资源,改变国内硅企业小而散的境况。
  2015年,王曦主导创建了上海微技术工业研究院,将基础研究、工程平台和资本运作的力量有机结合起来,发展起“三位一体”协同创新体系。研究院的模式成为上海市18个功能性创新平台的模板,还将被国家工信部用于2025中国制造的功能性平台——国家级传感器创业中心。
  去年5月起,王曦又面临了新的挑战,出任张江实验室主任,筹建国家实验室。王曦说他希望为科学家创造一个可以心无旁骛实现各种想法的平台,探索更多科研体制机制的创新,让科学家肆意“疯狂”,而不用为其他的事情操心。
  两位科技功臣的科研工作是上海科技工作的一个写照,体现孜孜以求、潜心研究、只争朝夕的上海精神,体现了基础研究工作对应用研究和产业转化的强大支持,前者是后者的强大源泉和基础,同时也展现了创新产业链的不断完善,使得创新成果的转化过程变得越来越畅通。
 
青年获奖人才占比高
 
  2002年诺贝尔化学奖得主库尔特·赫尔曼·维特里希创建了上海科技大学首个核磁实验室,美籍华人孙毅极力促成同济大学与美国加州再生医学研究院联合组建“中美干细胞研究中心”,提升了上海市在干细胞与再生医学研究领域的国际国内影响力。
  要增进上海科技创新的全球影响力必须主动融入全球创新网络,除了广泛吸纳国际创新人才之外,近年上海接连推出的人才政策“20条”“30条”,建立起了覆盖科研事业全周期、兼顾普遍支持与重点培养、统筹国内外人才来源的完整人才支持体系,尤其重视青年科研人员的培育。
  近年新产生的两院院士中,上海院士的整体年龄都是较为年轻的。在2017年自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖的所有268名第一完成人中,年龄在50岁以下的中青年科学家占到了总数的57.8%,40岁以下则有17.9%。获奖项目的所有完成人中,对应比例则达到了77.2%和44.3%。
  获得技术发明一等奖的“架空输电线路智能化关键技术及装置”和“极端环境下机器人探测装备关键技术创新与应用”的两位第一完成人刘亚东和蒲华燕(女)年仅35岁,是2017年度高等级获奖项目第一完成人中最年轻的两位。另外,女性科技工作者的表现也可圈可点,在三大奖的所有完成人中,共有女性467人,占比26.1%,比上一年度20.7%有明显增加。268个获奖项目的第一完成人中女性有35位,占15%。
 
打通五关飞天圆梦
 
  飞机作为现代工业文明的皇冠,一直以来都是制造业追求的最高目标,全世界目前也仅有波音、空客公司和俄罗斯、巴西、加拿大等少数国家有能力生产。2017年5月5日14点,我们期待已久的C919在浦东机场第四跑道成功起飞,圆了我们几代人的大飞机梦,是我国现代工业及航空科技新的里程碑。
  2017年度上海市科学技术奖励大会上,由中国商飞上海飞机制造有限公司牵头完成的“大型客机机体数字化装配关键技术及集成应用”项目,获颁上海市科技进步奖一等奖。
  飞机机体结构刚性弱,易变形。多数疲劳裂纹发生在装配连接处,因此,机体装配是确保飞机安全的前提和基础。中国商飞上海飞机制造有限公司制造总师姜丽萍是此次获奖项目的第一完成人,她指出,C919 大型客机的装配存在着五大困难:
  一、C919 飞机需组装6万多个零件。零件制造偏差向部件、全机累积,最终会导致产品质量问题。如何进行公差合理分配、偏差控制,非常困难。
  二、C919 采用复合材料和铝锂合金等新型轻质材料,飞机装配需制百万个孔,复材易产生劈裂、毛刺、分层等质量问题。铝锂合金易产生微裂纹,导致疲劳寿命低。装配制孔工艺难。
  三、 C919 设计服役周期为 80000 飞行小时/25 个日历年,同等疲劳寿命下,铝锂合金要求更小的干涉量范围,仅为传统铝合金的六分之一。铆钉干涉量精确控制难。
  四、C919 机体尺寸大,全机长 38.9 米,翼展 35.8 米,全机 高 11.95 米。其大部件对接过程中,一方面,跨尺度测量精度难保证,另一方面,蒙皮厚度薄,弱刚性结构装配易变形。大尺寸部件对接困难。
  五、C919 已有 815 架订单,要求低成本、高效率、高质量制造。装配线集成开发难且需解决多产品混线生产等难题。
  “通用设备可以进口,但装配工艺与集成技术无法引进,柔性化机体装配生产线建设受制于人,关键工艺技术的自主攻关是必由之路!”姜丽萍说。
  经过5年的关键技术攻关,我国终于突破了国外技术壁垒,建成了国内首条民机机身柔性、高精度、自动化装配线!
  在经历了数不清的测量和实验后,姜丽萍团队提出刚柔混合结构偏差分析方法,开发出数字化装配偏差仿真分析系统,计算机上的数字仿真与实际装配结果一致性超过98%,仿真速度提高一个量级,大大降低了装配偏差。
  原本需要手工铆接的工序也被自动化机械所取代。他们发明了铆接干涉量估算方法,在不破坏材料的情况下可对干涉量做出预测,建立符合材料制孔质量监控体系,自动制孔合格率达到100%。
  由于飞机零件多样且形状复杂,长期以来,飞机由工人们手工完成装配。姜丽萍回想起大飞机装配的场景仍然动容:地面上的工人们用眼睛死盯要铆接的钢板是否对齐,钢板旁边的工人完成孔位、制孔、送钉、施铆等多个步骤。而现在,数字化的飞机装配车间是这样一幅场景:各个装配工位上,激光跟踪仪与自动定位器合作“亲密无间”,它们传来各部件的各项信息,工程数控系统完成自动制孔,自动引导运输车在各部件间穿梭。
  5年艰苦卓绝的技术攻关,换来中国航空协会鉴定专家一致表示,项目总体成果达到国际先进水平,部分达到国际领先水平。项目形成了首套我国民航总局适航部门认可的民机工艺规范,探索出的装配过程中采用的设备、工艺参数、过程控制方法、质量检测方法、人员资质等要求,已成为我国民机机体装配的制造依据。
  目前,项目创新成果已扩展应用于ARJ21新支线飞机的批量生产,大大缩短了装配周期;项目更推广至西飞、哈飞、成飞、沈飞等航空主机厂,为其自动化生产线的建设与自动化钻铆的实施提供了有力支持;与此同时,还培育了国内多家结构件供应商,形成了C919不同部件的生产线,全面提升了配套产品的质量,提升了国内民机产业的整体制造水平。
  在后续型号的研制过程中,上海飞机制造有限公司将持续跟踪机体结构数字化装配线的发展方向,加快研究与实施生产线智能化改造和元器件国产化,推动制造装配转型升级。
 
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