中國發表的材料學論文數量世界第一，但商業化前景如何？

原文以China s blue-chip future為標題

發布在Nature Index 2017 China上

原文作者：田鵬

中國發表的材料科學論文比其它任何國家都多，但要獲得材料研究的經濟效益，中國還需要將科研成果投入到應用中。

圍繞先進材料發展新產業來維持經濟增長是中國的一項宏偉計劃。

在過去15年中，材料科學，尤其是納米材料等領域已經成為了政策制定者的關注重點。十多年來，中國一直是在材料科學領域發表論文最多的國家，而自2010年以來，這些論文的數量增速進一步擴大。

研究生們在北京大學碳納米凈化室里測量碳納米集成電路。

Mark Leong

根據Web of Science的數據，在2006年到2015年間，中國作者發表的材料科學論文增長了將近兩倍。2015年，中國研究者發表的論文中有十分之一都是材料科學領域的。在發表數量大幅上升的背後，是政府的大規模資金投入和在引進人才方面的共同努力。

除了可以促進經濟發展，新材料還能帶動基礎設施建設，幫助解決中國13億人口的住房、就業和交通問題。「從軍工到醫療保健，各行各業都需要更多、更好的材料，」蘇州大學的納米材料學教授李述湯說。

但材料研究者認為，需要將更多的資源投入到基礎研究的轉化中。應用科學家表示，如果沒有足夠的扶持，中國在材料研究商業化方面的努力就將會受阻。

前沿科技

大力投資材料科學是中國整體科技戰略的一個重要組成部分。在2016年公布的國家研發計劃中，中國中央政府承諾為國家發展至關重要的研究領域提供充足的資金，比如農業或能提高中國工業競爭力的戰略領域。李述湯說，中國的目標不僅僅是「在發達國家的傳統優勢領域迎頭趕上」——這些領域包括高性能合金和鋼鐵研究等等——還要在新興領域引領全球。納米技術就是中國政府的首要目標之一。

今年二月，在全國人大召開前不久，科技部宣傳了一些在其經費支持下取得的研究成果。去年，中國科學家開發出了一種鐵基超導體、一種超強合金和柵極長度僅為5納米的碳納米晶體管。

這種小型晶體管是物理學家彭練矛和他在北京大學的團隊研發出來的。多年來，彭練矛的實驗室一直在開發尺寸越來越小的碳納米管半導體設備和集成電路；這些設備是計算處理的未來。模型表明，用碳納米管製成的微處理器比矽片快10倍，而且更節能。

今年1月，彭練矛團隊研發的柵極長度5納米的碳納米晶體管發表在了《科學》期刊上，這項研究的經費是科技部、中國國家自然科學基金委員會和北京市科學技術委員會提供的。作為政府納米科技重點專項的一部分，彭練矛的實驗室在未來五年還將獲得3200萬元人民幣的經費。

發展應用科學

這些經費讓彭練矛的團隊得以開展優質的研究工作，但他表示，更多經費應該被投入到應用研究中來，好讓像他這樣的團隊開發出納米技術研究成果的原型產品。

他說：「應用研究是創新性的，需要長期的投入和努力，但應用研究者並沒有獲得應得的研究經費。」

舉例來說，納米科技重點專項向基礎科學研究團隊提供的經費是彭練矛的實驗室所獲資金的兩倍以上，一些團隊能在五年中獲得9000萬元人民幣的經費。將碳納米管設備開發成計算機晶元將需要「數十億元的經費來建設基礎設施、購買設備和招聘高技能人才，」他說，「大學沒有這樣的能力。」

彭練矛說，政府有資金也有決心支持整條新材料研發鏈——從實驗室到產品上市。但他認為，在政策慣性和一些權威科學家的影響下，資金更偏向於基礎科學。

他說，如果項目擁有強大的政府扶持和資助，大公司或國有企業就更有可能投資技術，推動技術商業化。

彭練矛相信，在5至10年內，碳納米管晶元將能發展成熟。和他的團隊一樣，來自全球各地的其他一些團隊也正在朝著這一方向大步邁進。對於彭練矛而言，要想進一步開發自己的技術，以產業規模生產晶元，他需要與企業合作。「工程問題不是（我的實驗室的）強項，」他說，「但如果我們再取得一些進展，國家可能就會關注我們的研究，也會有國企願意與我們合作。」

Naturedoi:10.1038/545S54a

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