懷柔崛起頂級納米科技中心

李焱

不用佩戴多余的設備，隨著腳步踏動，腳下的鞋就能自己發電，支持鞋子內置的傳感器進行運動監測、老人少兒健康監護；將一塊“人體電池”植入體內，肌肉驅動產生的電流就能將人體內的生物機械能轉化為電能，大大延長植入式電子醫療器件的使用壽命……

建筑規模10萬余平方米、承載上述最新科技成果的中科院納米能源與系統研究所園區在北京懷柔破土動工，瞄準全球納米能源科技原創基地與科研中心，2018年建成后，這里將成為集研發、展示、交流、產業轉化等于一體的國際一流納米能源全球創新中心，打造國際頂尖的微納科技成果轉化試驗田。

國際一流納米能源研究所落戶

9月29日上午，“中國科學院北京納米能源與系統研究所科研進展匯報、合作簽約暨園區建設項目開工儀式”在北京市懷柔區懷柔新城13街區項目現場舉行。

北京市人民政府副秘書長劉印春，中國科學院北京分院副院長李靜，北京市懷柔區常務副區長朱家亮，中關村發展集團股份有限公司董事長許強，中國科學院北京納米能源與系統研究所所長王中林等200余人出席合作簽約和項目開工儀式。

中國科學院北京納米能源與系統研究所園區建設項目是北京市為落實與中國科學院聯合引進王中林“頂尖千人”創新團隊，共建納米能源與系統研究所而設立。根據北京市建設全國科技創新中心的整體規劃，項目選址于懷柔雁棲經濟開發區，規劃用地面積為4.47萬平方米，總建筑面積為10.79萬平方米。

納米能源作為一個超新的學科領域，以其原創的概念、變革性技術的發展和廣闊的應用空間在短時間內就引起了全球科學家的關注。

2007年，王中林首創提出了壓電電子學的技術理念，并在不久后被美國麻省理工學院主辦的《技術評論》雜志評選為十大創新技術之一。然而，缺錢、缺地、缺設備、缺園區配套，一項技術從實驗室到市場，途中遭遇的難題比人們想象中多得多。單就資金這一項，要想讓納米能源技術產業化，所需的投資上億元都打不住。而這樣的規模，加上長達數年的回報期，社會投資很難下得了手。

面對重大科技創新成果轉化的“市場失靈”，政府果斷出擊。2014年11月，北京中關村微納能源投資有限公司正式成立，由中關村發展集團代持北京市重大科技成果轉化和產業化統籌資金數千萬元，與懷柔國資公司共同組建微納能源公司，并開始中科院納米能源與系統研究所園區的設計與建設。服務于科研成果轉化、開發建設、金融投資和運營服務——這個新成立的園區及其背后團隊，好似王中林科研團隊的“經紀人”團隊，為其解決項目產業化落地中的各種后顧之憂。

為加快北京建設成為全國科技創新中心的步伐，北京市和中科院的各級部門在納米能源所籌建過程特別是園區建設中給予大力支持。

據了解，園區將耗資10億元，以納米能源與納米系統核心技術為研發目標，在壓電電子學、納米發電機等領域展開研究，以自驅動微納系統等重大核心技術為基礎，探索其在傳感網絡、健康醫療等領域的應用。

按照規劃，建成后的6.25萬平方米的科研辦公區可容納納米能源所的科研人員約900人，部分實驗室按照實驗工藝要求設置凈化區，其中光刻間及電子束曝光間為百級凈化。2.32萬平方米的中試及產業孵化區將匯聚培育納米科技及新能源、新材料的前沿創新創業企業及產業鏈上下游服務企業，打造國際頂尖的微納科技成果轉化試驗田。2.22萬平方米的研究生公寓為學生和訪問學者提供了生活配套。項目建成后將成為集研發、展示、交流、產業轉化等于一體的、國際一流納米能源全球創新中心。

納米能源技術惠及百姓

記者了解到，園區的建成將讓基于納米技術的科技加速進入百姓的日常生活。

“傳統的材料和發電技術，只能利用高頻的機械運動能量并轉化為電能，而像人體心臟跳動、血液流動、汽車行車震動這種低頻的機械運動，要想將其轉化成電能并且加以利用，只有納米能源技術、壓電電子學能夠實現。”納米能源所首席科學家、中科院院士王中林說。

或許很難相信，汽車尾氣也能夠“自我凈化”。通過納米能源相關的摩擦發電技術，這個天馬行空的想法已經實現并將在不久后應用于市場。在園區啟動現場展出的“摩擦電汽車尾氣過濾”設備，就能夠利用汽車尾氣中氣流的動能、行車時震動產生的機械能形成高壓靜電場，實現對汽車尾氣中納米、微米級別的微小顆粒物的有效吸附。目前，這種能夠高效凈化尾氣的產品正計劃進行小范圍市場示范應用。

據悉，在中國科學院和北京市的大力支持下，納米能源所的科研工作取得了快速的發展。截至目前，已經發表了452篇學術論文，其中第一單位論文156篇，平均影響因子超過9；申請了251項中國專利，其中220項為發明專利，為配合后續產業化申請了31項實用新型專利；78項專利申請已獲得授權，對于重要的技術提交了25項PCT國際專利申請。

尤其在空氣凈化系統應用、自供能鞋用傳感系統、自驅動尾氣顆粒物凈化系統、植入式納米能源、自驅動植入式醫療器件和高安全性電子簽名系統等方面取得顯著成效。

例如，在空氣凈化系統應用中，基于摩擦納米發電機的空氣凈化系統，可以有效去除空氣中的粉塵、顆粒物、以及吸附在顆粒物上的大腸桿菌、葡萄球菌等有害物質，具有不產生臭氧、風阻小、能耗低、無需更換耗材等優勢。改善了城市的空氣環境，提升了人民的健康水平。

另外，在自供能鞋用傳感系統中，利用摩擦納米發電機，將人體行走的機械能轉化為電能，利用這些電能，可以實現即時的發光或發熱；同時，此部分電能可通過集成電路供給后端的傳感器，再通過藍牙通信模塊與智能終端連接，從而形成一套自供能健康監測系統。

此外，在高安全電子簽名系統中，基于壓電光電子學效應和復合微納加工技術，首次研發出高分辨率、三維大規模壓電發光二極管陣列器件，可同時記錄施加應力的二維形狀、每個像素點的力度，以及外力在不同像素點之間移動的速度，實現思維識別，顯著提高了電子簽名的安全性。

助力打造懷柔科學城

市政府副秘書長劉印春強調，納米科技等新材料技術與信息技術、生物技術共同構成了當今世界高新技術的支柱。尤其是納米科技，正以一個戰略性新興產業在崛起。隨著在信息、能源、環境、生物醫藥等領域的應用研究日趨成熟，納米科技逐步展現出廣闊的商業前景。

“納米能源所的建立讓中國，尤其是北京在該領域的發展取得了先機。經過4年多的努力，納米能源所在學術研究上已經形成了具有國際引領地位的創新策源地，同時在應用技術方面也已經布局攻關，爭取讓該領域的首個產業化項目落地北京，為首都的發展做出貢獻。懷柔園區的建設將為納米能源所未來的科研創新和產業孵化進一步提供有力的保障和支持，讓納米能源科技起航懷柔、引領世界。”王中林如是說。

前不久，郭金龍書記和王安順市長在北京市科技創新大會上強調，北京建設全國科技創新中心，一定要扎實推進中關村科學城、懷柔科學城、未來科技城建設；要把三大科技城建設放到科技創新全局的突出位置，形成標志性、示范性效應。

9月28日召開的“十三五”時期院市合作推進全國科技創新中心建設座談會議上，北京市和中科院簽訂了“十三五”時期院市合作行動計劃和共建懷柔科學城合作協議書。相關領導表示未來將集聚全球高端創新資源，圍繞構建高精尖經濟結構，打造世界知名科學中心，將北京建設成為具有全球影響力的科技創新中心。

與中關村科學城聚集國內頂尖高等院校、未來科技城打造央企國企研發總部不同，懷柔科學城更注重基礎科學研究，將打造成類似于隆德、格勒諾布爾、布魯克海文和筑波的基礎科學研究重鎮。國家在“十二五”期間確定了16個國家科學研究的基礎設施，其中有3個要落戶懷柔，包括高能同步輻射光源、綜合物質極端條件、地球系統數值模擬裝置。目前3個裝置報建手續均穩步推進。這三大科學裝置將以北京雁棲經濟開發區為基礎與依托，在懷柔拔地而起。懷柔科學城未來不僅是產城融合、職住合一這么簡單，它帶給了懷柔巨大的想象空間。

劉印春指出，北京市提出納米科技和產業的發展目標，是要力爭在2025年形成在全球納米領域全面領跑的戰略格局。一方面要有大量世界一流或者領先世界的研究成果涌現，另一方面有大量高水平的科研成果轉化為產品。

納米能源與系統研究所的開工及研究工作的開展，將共同推進納米能源技術的轉移轉化和產業化工作，有助于加快技術創新，促進創新成果共享。同時，也將吸引全球更多的納米高端產業聚集北京，落戶懷柔，助力打造懷柔科學城，推動北京攀上世界科技巔峰。